Historie a současnost Výzkumného ústavu

Historie a současnost Výzkumného
ústavu vodohospodářského
T. G. Masaryka
Z pohledu hospodaření byl rok 2008 úspěšný. Nejenže byly bez
významnějších problémů zavedeny všechny zákonné povinnosti z oblasti
účetnictví a DPH, včetně účetní uzávěrky roku 2007 ověřené auditorem,
ale bylo také zajištěno plynulé financování veškerých činností ústavu,
včetně investičních akcí. V roce 2008 bylo dosaženo slušného zisku a za
nejpodstatnější považuji růst dlouhodobě podhodnocené průměrné mzdy,
samozřejmě diferencovaný na základě výsledků práce jednotlivců.
Co čeká VÚV T.G.M., v.v.i., v roce 2009? Plynulé pokračování řešení
výzkumných projektů, grantů, komerčních zakázek a zabezpečení všech
činností, které mají vliv na chod ústavu. Aktivní vystupování, prezentace
výsledků výzkumu a vývoje v mezinárodních a národních periodikách, na
konferencích a seminářích. Zavedení nového ekonomického softwaru,
zpracování projektové dokumentace dostavby pobočky v Ostravě a její
zahájení, certifikace ISO 9001:2000, zavedení videokonferencí, vytvoření
nových internetových stránek atd. Za hlavní však lze označit dvě aktivity.
První je problematika získávání projektů financovaných z prostředků EU,
a to v rámci operačních programů v České republice, ale také 7. Rámco­
vého programu výzkumu a vývoje EU a dalších finančních mechanismů
podporujících výzkum a vývoj v oblasti vod a odpadů. Druhou je 90. výročí
založení ústavu. Při této příležitosti bude uspořádána celá řada akcí, které
budou ilustrovat vývoj Výzkumného ústavu vodohospodářského od jeho
založení do dnešních dnů. Rád bych proto i na tomto místě zrekapituloval
hlavní mezníky devadesáti let existence ústavu:
Ústav byl založen jako Státní ústav hydrologický usnesením minis­
terské rady z 19. prosince 1919. Mohl ve svém působení navázat na
vodohospodářskou tradici v českých zemích – na práci Hydrografické
kanceláře pro Království české založené v 19. století a také na činnost
ČVUT v Praze a ČVŠT v Brně.
Organizační práce byly zahájeny 13. 10. 1920 podle ideového návrhu
dr. ing. Jana Smetany. Výzkumné práce byly limitovány nevyhovujícím
rozmístěním pracovišť ústavu. Proto se již od roku 1921 uvažovalo
o výstavbě nové budovy v Praze. Navrženy byly dvě varianty – na ostrově
Štvanici a v Podbabě. Na schůzi Státní regulační komise 16. 11. 1921
předložil dr. ing. Jan Smetana předběžný návrh na umístění ústavu
V roce 2009 si Výzkumný ústav vodohospodářský připomene 90. vý­
ročí své existence. Rád bych v tomto příspěvku stručně zhodnotil jeho
současnou činnost a zároveň vzpomenul i jeho bohatou historii.
Rok 2008 byl pr vním uceleným rokem chodu VÚV T.G.M., v.v.i.,
v nových podmínkách po provedené a dokončené transformaci na veřej­
nou výzkumnou instituci.
Od 1. 1. 2008 byli jmenováni a zahájili svou činnost noví vedoucí odborů
na základě konkurzů uskutečněných v závěru roku 2007, včetně nově zří­
zeného odboru aplikované ekologie. Od 1. 1. 2008 byl také jmenován nový
hlavní řešitel výzkumného záměru MZP0002071101 „Výzkum a ochrana
hydrosféry“. Osvědčilo se nově optimalizované organizační uspořádání,
včetně důsledně zaváděného a uplatňovaného principu subsidiarity systé­
mu řízení a odpovědností, a ústav z tohoto hlediska obstál.
Novým mzdovým předpisem, schváleným Radou VÚV T.G.M., v.v.i.,
a platným také od 1. 1. 2008, byly vytvořeny motivační podmínky pro
všechny pracovníky tak, aby jejich činnost byla v souladu nejen s požado­
vanými výstupy podle metodiky hodnocení výzkumu a vývoje RVVV, ale
také s požadavky na vyhledávání, podávání a získávání nových projektů.
Právě v této oblasti byl ústav v roce 2008 mimořádně úspěšný.
Podařilo se získat celou řadu nových výzkumných projektů od různých
grantových agentur a poskytovatelů a úspěšnost přijatých nabídek v oblasti
hlavní, tedy výzkumné činnosti překročila 75 procent. VÚV T.G.M., v.v.i.,
uspěl ve výběrovém řízení a získal významnou zakázku „Podpora výkonu
státní správy v oblasti ochrany vod“ na období 2008–2012. A v neposlední
řadě se podařilo získat celou řadu komerčních zakázek, které umožňují
praktickou aplikaci výsledků řešení výzkumných projektů.
Samostatnou kapitolou byla problematika situačního a referenčního
monitoringu – VÚV T.G.M., v.v.i., zabezpečil schválené programy situačního
a referenčního monitoringu pro rok 2008 v plném rozsahu, a to i přes
pře­tr vávající problémy s jejich financováním.
Podařilo se až na výjimky provést veškeré analýzy
vlastními silami a eliminovat míru subdodávek,
především díky nově zaváděným metodám sta­
novení s využitím moderní laboratorní techniky,
především pak kapalinového chromatografu
HPLC-MS/MS na principu trojitého kvadrupolu
s lineární iontovou pastí a on-line SPE, který byl
zakoupen v prvních měsících roku 2008.
Zaměstnanci VÚV T.G.M., v.v.i., uplatnili
výsledky své práce na mnoha mezinárodních
konferencích a zahájili aktivní komunikaci
s mezinárodní odbornou veřejností. Z celé řady
akcí zmíním jen Magdeburský seminář (říjen
2008, Magdeburk), kde se ústav prezentoval
největším počtem přednášek a posterů ze všech
zúčastněných organizací. Bylo znovu obnoveno
aktivní členství ve sdružení výzkumných ústavů
v oblasti vod členských zemí EU – Euroaqua
a dále se VÚV T.G.M., v.v.i., stal zástupcem ČR
ve sdružení Global Water Partnership.
V roce 2008 probíhaly intenzivní práce na
zavádění systému jakosti ISO 9001:2000
a v prvních měsících roku 2009 bude proveden
certifikační audit. V tomto smyslu byly přepraco­
vávány všechny interní předpisy a vytvořena celá
řada nových, pokračovala také intenzivní práce
na vytvoření nové strategie VÚV T.G.M., v.v.i.,
na období 2009–2012 v nových podmínkách
činnosti ústavu.
Návštěva prezidenta T. G. Masaryka v ústavu v r. 1933
Areál ústavu v Podbabě v r. 1930
Současný vzhled ústavu
v Podbabě. Autorem definitivního architektonického řešení je architekt
František Bartoš.
Se stavbou se začalo až v r. 1927. Nejprve byl dokončen 220 metrů
dlouhý tárovací žlab pro cejchování hydrometrických vrtulí (1930), pak
budova A s hydrotechnickou laboratoří. V té době měl ústav 34 za­
městnanců.
Soustavný výzkum podzemních vod si v roce 1926 vyžádal zřízení
chemické laboratoře. Později byla laboratoř doplněna laboratoří bakte­
riologickou, a tak vzniklo z chemické laboratoře samostatné oddělení
chemie a bakteriologie vody.
Protože se ve výzkumném programu stále častěji objevovaly i úkoly hyd­
rotechnického charakteru, bylo rozhodnutím Ministerstva veřejných prací
z 18. srpna 1925 schváleno zřízení hydrotechnického ústavu a usnese­
ním ministerské rady z 8. února 1930 byly oba ústavy pojmenovány Státní
výzkumné ústavy hydrologický a hydrotechnický T. G. Masaryka.
Protože pro řešení požadovaných úkolů kapacita budovy nestačila,
byla vybudována budova B, s jejíž stavbou se započalo v roce 1931;
dokončena byla roku 1933.
Po dobudování areálu ústavu se tedy mohli výzkumní pracovníci plně věno­
vat svým úkolům, jež byly definovány v zakládací listině. Měli provádět:
• vědecký výzkum vod ovzdušných, povrchových a podzemních a výzkum
jejich vzájemné souvislosti, zaměřený na řešení otázek účelného využití
vody a ochrany před ní,
• výzkum všeobecných zákonů pohybu vody v otevřených kor ytech,
potrubích a zeminách,
• pokusy, které mají za účel, aby vodní stavby stavebně inženýrské byly
účelně vytvořeny a uspořádány po stránce hydraulické, a tím i stavební,
• pokusnictví v oboru podzemních vod,
• pokusnictví v oboru mechaniky zemin a zemních staveb ve vztahu
k vodě,
• pokusy s vlekem těles ve vodě,
• zkoušky výkonnosti vodních motorů,
• pokusnictví v oboru hydrometrie.
Podobné výzkumné úkoly představovaly v omezené míře i náplň práce
ústavu za okupace. Ústav měl tehdy 79 zaměstnanců sdružených do
šesti oddělení.
V roce 1942 bylo zřízeno vodohospodářské pracoviště v Ostravě
pověřené sledováním zhoršující se jakosti vody řeky Odry a jejích pří­
toků způsobené zvyšujícím se množstvím městských a průmyslových
odpadních vod.
Kromě dosavadního zaměření na hydrologii a hydrotechniku došlo
po r. 1945 k posílení kapacity ve prospěch úkolů zdravotně vodohos­
podářských. Zároveň se v té době rozvíjí hydroenergetická výstavba,
což přináší ústavu řadu nových úkolů. K jejich zvládnutí je třeba ústav
rozšířit a modernizovat – proto se staví třetí provozní budova s novou
hydrotechnickou laboratoří.
Narůstající vodohospodářské problémy na jižní a střední Moravě vedly
v roce 1949 k vyčlenění pracovníků bývalého Zemského národního výboru
v Brně a vytvoření samostatného pracoviště, které se po dvou letech stalo
součástí nově ustaveného Výzkumného ústavu vodohospodářského.
Všechny tyto změny byly fixovány organizačně zákonem č. 261/49 Sb.,
ze dne 9. ledna 1951, jímž byl zřízen Výzkumný ústav vodohospodářský
v Praze s pobočkou v Bratislavě jako resortní výzkumný ústav. Jednou
z podstatných změn bylo odpojení hydrologické a meteorologické služby
od výzkumu a jejich převedení nejprve do Vodohospodářských rozvojových
středisek a od 1. ledna 1954 do nově vytvořeného Hydrometeorologic­
kého ústavu.
Další organizační změny přinesl konec šedesátých let. Bratislavská
pobočka ústavu se díky rozšíření odborné náplně i rozsahu výzkumných
prací stala v rámci federalizace v roce 1968 samostatným ústavem
(Výskumný ústav vodného hospodárstva) a detašovaná pracoviště
v Brně (založeno 1949) a Ostravě (založeno 1942) získala statut pobo­
ček VÚV.
Koncem roku 1975 bylo rozhodnuto o spojení rozvojové skupiny
z podniku Vodohospodářský rozvoj a výstavba se Střediskem pro rozvoj
vodního hospodářství a o začlenění takto vzniklého útvaru do VÚV,
k čemuž došlo 1. ledna 1976.
Po roce 1989 byl ústav převeden do působnosti nově vzniklého Minis­
terstva životního prostředí ČR jako jedna z prvních odborných institucí pro
jednotlivé složky životního prostředí. Hned v následujícím roce bylo do
názvu ústavu vráceno jméno T. G. Masaryka, které nesl od roku 1930.
V roce 1992 bylo dokončeno soustředění všech pražských pracovišť
do areálu v Podbabě a od roku 1993 ústav přestal být rozpočtovou
institucí a přešel na formu státní příspěvkové organizace. V roce 1999
byla činnost ústavu rozšířena o problematiku odpadů.
V srpnu 2002 byl ústav postižen katastrofální povodní, jejíž důsledky
byly řešeny téměř tři roky. V roce 2005 byla zahájena činnost v nové
budově laboratoří pro oblast vody, odpadů a dalších složek životního
prostředí v Praze-Podbabě a v následujícím roce se nových prostor
dočkala i pobočka v Brně.
K 1. lednu 2007 se opatřením ministra životního prostředí č. 12/2006
stal ústav veřejnou výzkumnou institucí. Na tomto místě historického
vývoje bychom se mohli vrátit k prvním řádkům tohoto textu.
Závěrem bych chtěl poděkovat všem pracovníkům VÚV T.G.M., v.v.i.,
kolegům a partnerům za spolupráci a práci provedenou v roce 2008.
Doufám, že ústav je stejně jako v předchozích desetiletích své existence
z hlediska profesionality a odborné erudice svých pracovníků stabilní
základnou výzkumu vod a odpadů a bude jí i nadále, a to jak pro zaměst­
nance ústavu, tak pro naše partnery.
Mgr. Mark Rieder
ředitel
U příležitosti 90. výročí Výzkumného ústavu vodohospodářského
T. G. Masaryka se v tomto ročníku VTEI představí jednotlivé odbory
ústavu a jejich činnost, a to formou odborných článků zachycujících
široké spektrum výzkumu v daném oboru.
Pražský areál ústavu v období povodně r. 2002
Odbor hydrauliky, hydrologie a hy­drogeo­logie
Odbor svou působností navazuje na nejstarší tradice ústavu, neboť
se zaměřuje především na řešení úloh z oblasti hydrauliky a hydrolo­
gie povrchových a podzemních vod. Zabývá se komplexním studiem
hydrauliky vodních toků, nádrží a hydrotechnických a dopravních sta­
veb na vodních tocích. Dále se věnuje sledování oběhu povrchových
a podzemních vod, včetně hodnocení jeho dlouhodobého vývoje, vlivu
antropogenních a klimatických změn na vodní zdroje, rozvoji metod
modelování hydrologické bilance a zkoumání extrémních hydrologických
jevů. Odbor provádí hydrometrická měření, vodoměrná a meteorolo­
gická pozorování a zpracování hydrologických podkladů. Dále hodnotí
ochranu množství a jakosti podzemních vod, vyvíjí metodiky a nástroje
pro hodnocení rizika a ochrany podzemních vod před znečištěním,
podrobně je řešena problematika ekologických zátěží. Součástí
odboru je kalibrační stanice (akreditované pracoviště ČIA, o. p. s.),
kde probíhá kalibrace měřidel průtoku vody o volné hladině. Odbor
také poskytuje znaleckou a posudkovou činnost a podílí se na celé
řadě národních i mezinárodních projektů.
Analýza citlivosti
hydrologické bilance
na změny srážek a relativní
vlhkosti vzduchu při
zvyšování teploty vzduchu
lotou vzduchu významně ovlivňuje potenciální evapotranspiraci, a může
tedy ovlivňovat i územní výpar.
Použitá data a metoda řešení
Pro odpověď na položenou otázku jsme využili informační zdroje nezá­
vislé na scénářích klimatické změny. Využili jsme metodu regresní analýzy
vztahů mezi dlouhodobými průměry pozorovaných odtoků (stanovených
z řad průtoků v závěrových profilech povodí) a dlouhodobých průměrů
meteorologických veličin z období 1971–1990 na 21 povodích, která
byla vybrána tak, aby reprezentovala různé přírodní podmínky v ČR. Po
většinu trvání vybraného období se ještě nezvyšovala radikálně teplota
vzduchu – reprezentuje tedy s přijatelnou mírou klimatické poměry před
počátkem probíhající klimatické změny. Seznam povodí, ze kter ých
pocházejí použitá data, je uveden v tabulce 1.
Veličiny, kterými jsme se zabývali, jsou průměrná dlouhodobá roční
výška srážek v povodí, průměrná dlouhodobá roční výška odtoku z povodí,
průměrná dlouhodobá teplota v povodí (vyhodnocené podle výsledků
pozorování vodoměrných, srážkoměrných a klimatických stanic), prů­
měrná dlouhodobá roční výška potenciální evapotranspirace a průměrná
Ladislav Kašpárek
Klíčová slova
klimatická změna, hydrologická bilance, výška odtoku, potenciální evapotranspirace, územní výpar
Souhrn
V článku je popsán postup a výsledky odhadu možných změn základních veličin hydrologické bilance, zejména průměrné dlouhodobé výšky
odtoku, za předpokladu pokračujícího oteplování při různých variantách
změn průměrné dlouhodobé výšky srážek a také v závislosti na různých
variantách změn relativní vlhkosti vzduchu. Pro odhad byla použita
metoda regresní analýzy vztahů mezi dlouhodobými průměry pozorovaných odtoků a dlouhodobých průměrů meteorologických veličin
z období 1971–1990 na 21 povodích vybraných tak, aby reprezentovala
různé přírodní podmínky v ČR.
Z analýzy vyplývá, že pokud jde o celkové množství vody, která odteče z našeho území, a tedy i celkových dostupných zdrojů vody v ČR,
jsou při oteplování podstatnější poklesy odtoku v horských oblastech.
Z hlediska ekologie vodních toků a minimálních zůstatkových průtoků
jsou nebezpečnější dopady oteplení v suchých oblastech.
Tabulka 1. Seznam povodí, ze kterých byla použita data
Tok
Labe
Úpa
Metuje
Zdobnice
Orlice
Loučná
Chrudimka
Doubrava
Mrlina
Labe
Oleška
Jizera
Labe
Vltava
Lužnice
Otava
Želivka
Sázava
Berounka
Teplá
Ohře
Úvod
Závěrový profil
Království
Česká Skalice
Hronov
Slatina n. Z.
Týniště n. O.
Dašice
Nemošice
Žleby
Vestec
Nymburk
Slaná
Tuřice
Brandýs n. L.
Vyšší Brod
Bechyně
Písek
Soutice
Poříčí n. S.
Dobřichovice
Cihelny
Louny
Poznámka
mezipovodí
Plocha povodí [km2]
531,76
460,69
248,07
84,22
1590,75
626,0
851,87
202,54
460,21
1234,12
168,92
2159,19
964,33
998,60
4046,29
2940,84
1186,99
4000,48
8720,4
286,52
4982,78
mezipovodí
Odhady dopadu změn klimatu na hydrologické poměry a vodní zdroje,
provedené v posledních letech, jsou založeny převážně na scénářích
klimatické změny, které byly získány pomocí modelů globální cirkulace.
V posledních letech jsou k dispozici i regionální klimatické modely
a jim odpovídající regionální scénáře s jemnějším plošným rozlišením,
například v gridech 50 x 50 km. Pokud jde o změny teplot, jsou trendy
stanovené podle scénářů většinou v dobré shodě s trendy vyhodnoce­
nými podle pozorování na území ČR v posledních desetiletích. Změny
průměrných dlouhodobých úhrnů atmosféric­
kých srážek by podle modelů globální cirkulace
i regionálních klimatických modelů na území ČR
neměly být významné. Očekává se (a do určité
míry i projevuje) zvýšení srážek v zimních měsí­
cích a pokles srážek v měsících letních. Plošné
rozložení teplot, a tím méně srážek, nemohou
ani regionální modely prozatím vystihnout.
Vzhledem k značné nejistotě, kterou se
vyznačují předpoklady o vývoji skleníkových
plynů, a absenci předpovědí dalších činitelů, jež
mohou klima v budoucnosti významně ovlivnit,
mají projekce možných změn klimatu velmi
velký rozptyl. To se při jejich použití pro odhad
změn hydrologických poměrů a dopadu na vodní
zdroje pomocí hydrologických modelů promítá
do rovněž značného rozptylu výsledků. V této
situaci jsme považovali za vhodné pokusit se
odhadnout, jaké lze očekávat změny základní
hydrologické bilanční veličiny – průměrné
dlouhodobé výšky odtoku – za předpokladu
pokračujícího oteplování při různých variantách
změn průměrné dlouhodobé výšky srážek, a také
v závislosti na různých variantách změn relativní Obr. 1. Vztah mezi průměrnou dlouhodobou teplotou vzduchu v povodí a průměrnou dlouhodobou
vlhkosti vzduchu jako veličiny, která spolu s tep­ výškou ročních atmosférických srážek na povodí
dlouhodobá roční výška územního výparu z povodí (vypočtené pomocí
modelu hydrologické bilance BILAN, popsaného v [1] při simulaci prů­
běhu měsíční hydrologické bilance v jednotlivých povodích). Potenciální
evapotranspirace je v modelu BILAN stanovována metodikou založenou
na postupu podle [2], závisí především na teplotě vzduchu, ale i na
relativní vlhkosti vzduchu. Bilanční veličiny jsme používali vyjádřené jako
průměrné výšky na povodí [mm.rok-1] a teplotu ve [oC].
Jako základní metodu posouzení vztahů mezi průměrnou dlouhodobou
teplotou v povodí a výše popsanými veličinami hydrologické bilance jsme
použili bodové grafy; podle charakteru korelačních polí, popř. s přihlédnutím
ke zřejmým fyzikálním omezením vztahů jsme pro jejich aproximaci použili
lineární nebo nelineární regresní funkce. Z průběhu těchto závislostí jsme
pak odvozovali gradienty změn bilančních veličin, odpovídající změně dlou­
hodobé průměrné roční hodnoty příslušné veličiny [mm.rok-1] při zvýšení
průměrné dlouhodobé teploty vzduchu v povodí o 1 oC. Tímto způsobem
jsme získali střední odhady gradientů; pro solidní analýzu jejich rozptylu
není použitý počet povodí dostatečně rozsáhlý.
Obr. 2. Vztah mezi průměrnou dlouhodobou teplotou vzduchu v povodí
a průměrnou dlouhodobou výškou roční potenciální evapotranspirace
z povodí
Vztahy mezi bilančními veličinami a teplotou vzduchu
Vztah mezi průměrnou dlouhodobou teplotou v povodí a průměrnou
dlouhodobou roční výškou srážek na povodí je na
obr. 1. Vysvětlení toho, že srážka se s nárůstem
teploty snižuje, odpovídá obvyklému vzestupu
srážek a poklesu teplot při zvyšování průměrné
nadmořské výšky povodí. V dílčích povodích
bývá korelační vztah mezi průměrnou nadmoř­
skou výškou povodí a průměrnou dlouhodobou
srážkou na povodí většinou těsný. Poměrně
malý koeficient determinace uvedený na obr. 1
i rozptyl bodů kolem regresní přímky odpovídá
často dosti odlišným gradientům tohoto vztahu
v povodích, rozdílných z hlediska návětrného
efektu zvyšování srážek.
Mezi teplotou vzduchu a výškou srážek ne­
existuje příčinný vztah. Korelace mezi uvedenými
veličinami je projevem toho, že obě jsou závislé
na nadmořské výšce povodí. Z hlediska odhadu
změn klimatu nemáme žádný důvod předpoklá­
dat, že srážky se budou při globálním oteplování
měnit podle závislosti uvedené na obr. 1. Údaje
z tohoto obrázku nám pouze poskytují pro další
analýzu informaci, jak velké byly srážky v povo­
dích s určitou průměrnou teplotou vzduchu.
Obr. 3. Závislost poměru územní výpar/potenciální evapotranspirace na výšce potenciální eva­
Základním projevem již probíhající změny je potranspirace
zvyšování průměrné roční teploty vzduchu, které
se podle fyzikálních zákonitostí musí projevovat
zvýšením potenciální evapotranspirace (tato
veličina je definována jako výpar z travnatého
povrchu, který je zavlažován tak, že má stále
dostatek vody pro transpiraci i výpar). Pro apro­
ximaci závislosti potenciální evapotranspirace
na průměrné teplotě vzduchu v povodí, kterou
ukazuje obr. 2, lze využít lineární regresi, podle
které se zvýšení teploty o 1 oC projeví zvětšením
roční výšky potenciální evapotranspirace o cca
61 mm.rok-1.
Potenciální evapotranspirace vypočtená meto­
dou zahrnutou do modelu BILAN je stanovována
podle empirických závislostí na sytostním doplňku
vzduchu (určuje se podle teploty vzduchu a rela­
tivní vlhkosti vzduchu), odvozených z pozorování
– viz [2]. Závislosti jsou rozlišeny jednak podle
kalendářního měsíce, jednak podle toho, v jaké
bioklimatické zóně se povodí nachází. Povodí na
území ČR mohou spadat od extrémních horských
podmínek bioklimatické zóny tundra, přes zónu
jehličnatých lesů, smíšených lesů a listnatých
lesů až do zóny stepní. Podle poměrně velkého
Obr. 4. Vztah mezi průměrnou dlouhodobou teplotou vzduchu v povodí a průměrnou dlouhodobou
koeficientu determinace uvedeného na obr. 2 je
výškou územního výparu z povodí
vliv teploty vzduchu dominantní. Tento závěr však
musíme zeslabit vzhledem k tomu, že velikost
výparu. Ke splnění této podmínky se blíží jen poměry v povodích, kde jsou
potenciální evapotranspirace je ovlivněna i tím, že průměrná relativní vlh­
srážky tak velké a časté, že v půdě udržují stálý dostatek vody, což jsou
kost vzduchu se vzrůstající teplotou klesá (cca o 1,2 % při vzestupu o 1 oC,
v podmínkách ČR jen povodí v horských oblastech.
graf prokazující tuto závislost neuvádíme). Z výpočtů citlivosti potenciální
Poměrně těsnou vazbu mezi poměrem územní výpar/potenciální
evapotranspirace na změnu relativní vlhkosti vzduchu lze prokázat, že pokle­
evapotranspirace a výškou potenciální evapotranspirace ukazuje obr. 3.
su relativní vlhkosti o 1,2 % odpovídá zvětšení potenciální evapotranspirace
V horských povodích s nejmenšími hodnotami potenciální evapotranspira­
o cca 12 až 16 mm.rok-1. Vliv relativní vlhkosti vzduchu je sice slabší než
ce 400 až 500 mm.rok-1 je územní výpar menší jen o 5 až 10 %. Protože
vliv teploty vzduchu, není však bezvýznamný. Potenciální evapotranspirace
obecně se srážky v ČR s klesající nadmořskou výškou zmenšují, neposta­
ukazuje, jak velký by mohl být výpar z povodí, kdyby byl na celém povrchu
čují ve velmi teplých oblastech s hodnotami potenciální evapotranspirace
povodí dostatek vody pro evapotranspiraci rostlin i ostatní složky územního
v ČR podstatnější změny v horských oblastech.
Z hlediska ekologie vodních toků a minimálních
zůstatkových průtoků jsou nebezpečnější dopa­
dy v suchých oblastech, tj. v povodích, jejichž
pramenná oblast neleží v horách. U těchto toků
lze při pokračujícím trendu oteplování očekávat
výskyt období bez odtoku z povodí.
Literatura
[1] Tallaksen, LM. and van Lanen, HAJ. (eds) 2004. Hydro­
logical Drought – Processes and Estimation Methods
for Streamflow and Groundwater. Amsterdam, Develop­
ments in Water Sciences 48, Elsevier B.V.
[2] Rekomendacii po rasčotu isparenija s poverchnosti
suši. Leningrad, Gidrometeoizdat, 1976, 36 s.
Zpracováno s podporou výzkumného záměru
MZP0002071101.
Obr. 5. Korelační závislost rozdílů dlouhodobých průměrů výšek srážek a územního výparu na prů­
měrné dlouhodobé teplotě vzduchu v povodí.
nad 600 mm.rok-1 poskytovat vodu pro potenciální evapotranspiraci
a územní výpar je tam o 15 až 25 % menší.
Při zobrazení vztahu mezi průměrnou teplotou vzduchu v povodí a prů­
měrnou roční výškou územního výparu z povodí na obr. 4 shledáme, že
korelace je mnohem volnější než v případě obdobného vztahu pro poten­
ciální evapotranspiraci. Podle lineární regresní rovnice proložené polem
bodů se zvýšení teploty o 1 oC projeví zvětšením roční výšky územního
výparu o cca 22 mm.rok-1. Podle koeficientu determinace i s přihlédnutím
k nelineárnímu charakteru vztahu na obr. 3 je vhodnější použít pro jeho
aproximaci nelineární regresní rovnici. Podle ní můžeme odhadnout, že
oteplení o 1 oC se v chladných oblastech projeví nárůstem územního výparu
až o 40 mm.rok-1, v teplých oblastech i méně než 10 mm.rok-1. V horských
oblastech se tedy vliv oteplení může projevovat větším nárůstem územního
výparu než v nížinách, kde je limitován srážkami.
Ing. Ladislav Kašpárek, CSc.
VÚV T.G.M., v.v.i., Praha
[email protected]
Příspěvek prošel lektorským řízením.
Key words
climate change, water balance, runoff, potential evapotranspiration,
basin evaporation
Analysis of sensitivity of water balance components to changes
in basin precipitation and relative air humidity in conditions of
climate warming (Kašpárek, L.)
The paper describes methods and results of a project, whose aim
was to derive possible changes in water balance components, particularly in long-term mean runoff, consequently to alternative changes in
long-term mean precipitation and relative air humidity in conditions of
continuing climate warming. The derivation was based on regression
analysis between long-term mean observed runoff and long-term mean
values of meteorological variables derived for 21 basins from the period
1971–1990. The basins have been selected with the aim to represent
different natural conditions in the Czech Republic.
Substantial knowledge stemming from the project was derived from
relationships between basin precipitation, air temperature and runoff.
For example, these relationships showed that in mountain areas, 4%
increase in precipitation at a level of 1000 mm.year-1 can compensate
an increase in the air temperature by 1 oC and in lowlands with mean
precipitation of 500 mm.year-1, this temperature increase can be
compensated by an increase in precipitation by 10%.
The results of the analysis showed that in terms of changes in
total runoff from the whole territory of the Czech Republic, the most
important role is played by impacts of climate warming on runoff in
mountain areas. In terms of ecology and with respect to minimum
ecological flows, the highest risks are associated with the climate
change impacts in dry areas.
Odhad změn průměrné výšky odtoku
Protože podle základní rovnice dlouhodobé hydrologické bilance uzavře­
ného povodí (kdy můžeme zanedbat změny zásob vody v povodí) je odtok
rozdílem mezi srážkami a územním výparem, můžeme při předpokladu
nezměněných srážek považovat velikost zvětšení územního výparu za
rámcový odhad poklesu odtokové výšky. V relativním měřítku (vzhledem
k průměrné výšce odtoku) se pak pokles 40 mm.rok-1 pro povodí s výškami
odtoku nad 400 mm.rok-1 jeví menší než pokles 10 mm.rok-1 pro povodí
s výškami odtoku pod 100 mm.rok-1. Z hlediska celkového množství vody,
která odteče z našeho území, a tedy i celkových dostupných zdrojů vody
v ČR, jsou podstatnější změny v horských oblastech. Z hlediska ekologie
vodních toků a minimálních zůstatkových průtoků jsou nebezpečnější
dopady v suchých oblastech – u povodí, jejichž pramenná oblast neleží
v horách. V nejsušších oblastech, kde původní výšky odtoku jsou cca
50 mm.rok-1, může oteplení o několik oC zřejmě způsobit zánik odtoku,
i v povodích s výškami odtoku řádově 100 mm.rok-1 lze očekávat dočasné
vysychání vodotečí. Ukazuje to i graf na obr. 5, kde kromě empirických
hodnot rozdílů výšek srážek a územního výparu je i vztah, který vznikne
odečtením rovnice pro odhad výparu od rovnice aproximující závislost
srážky na teplotě vzduchu.
Výše uvedený vztah mezi územním výparem a teplotou vzduchu můžeme
také použít pro orientační posouzení toho, jaký nárůst srážek je schopen
kompenzovat dopad oteplení na průměrný odtok tak, aby nepoklesl. Přízni­
vější jsou poměry v horských oblastech. Například zvýšení srážky o 40 mm.
rok-1 potřebné při vzestupu teploty o 1 oC je při srážce 1000 mm za rok
jen 4 %. Při srážce 500 mm.rok-1 v nížinném povodí je jen pro kompenzaci
nárůstu územního výparu průměrně o 10 mm.rok-1 potřeba zvýšení srážky
o 10 %. Vzhledem k tomu, že územní výpar je zde omezen velikostí srážky,
nemusí ani toto zvýšení srážky zachovat velikost odtoku. Záleží na sezon­
ním rozložení změn srážek: v období nízkých teplot se projeví, v letním
období spíše jen v případě intenzivních dešťů.
Závěr
Analýza citlivosti hydrologické bilance na změny srážek a relativní vlh­
kosti vzduchu, založená na výsledcích dlouhodobého pozorování v různých
klimatických podmínkách na území ČR, poskytla střední odhady gradientů
změn potenciální evapotranspirace, územního výparu a odtoku z povodí
vztažené ke zvýšení teploty vzduchu v povodí. Jde o střední odhady,
v dílčích povodích by byly modifikovány zejména lokálními vztahy mezi
nadmořskou výškou a úhrnem srážek.
Pokud jde o výšky odtoku, jsou z hlediska celkového množství vody,
která odteče z našeho území, a tedy i celkových dostupných zdrojů vody
HYDROGEOLOGICKÁ RAJONIZACE
2005
1.Hydrologické rozvodnice – rozvodnice povrchových vod se pro účely
vodohospodářského plánování v oblasti podzemních vod používají
obvykle v první fázi, kdy chybí hydrogeologické podklady. Na velké
části území ČR, budované převážně starými krystalinickými horninami,
kde nejsou spojitě zvodněné kolektory, lze hydrologické rozvodnice
přímo využít pro vymezení rajonů. Avšak i v území spojitě zvodně­
ných křídových a kvartérních kolektorů mají hydrologické rozvodnice
přednost pro vymezení rajonů v případech, že mají podobný průběh
s hydrogeologickou hranicí. Usnadňují hydrologickou bilanci a navíc
je průběh hydrogeologické hranice často pouze předpokládaný, může
být i časově proměnný. Hydrologická hranice je naproti tomu stabilní
a zřetelně definovaná.
2.Hydraulické hranice – na rozdíl od hydrologické rozvodnice nemusí být
jejich průběh stabilní, může se změnit např. vlivem jímání podzemní
vody. Hydraulické hranice byly proto použity jen v omezeném rozsahu.
3.Geologické hranice – v původní rajonizaci Československa byly tyto
hranice prvotními hranicemi hydrogeologických rajonů. V dalších fázích
pak byly geologické hranice podkladem pro vymezení rajonů, pokud
šlo o strukturně tektonické prvky – zlomy a antiklinály.
4.Administrativní hranice – mezním omezením v procesu rajonování je
státní hranice. Převažující část území České republiky probíhá v hor­
ských oblastech tvořených krystalinickými a na východě flyšovými
horninami s vodohospodářsky nevýznamnými přípovrchovými kolektory.
Průběh státní hranice je velmi blízký hydrologickým rozvodnicím.
Jiné administrativní hranice se v zásadě pro rajonování nepoužívají.
Miroslav Olmer
Klíčová slova
hydrogeologický rajon, informační systém, geodatabáze
Souhrn
Hydrogeologická rajonizace vznikla v šedesátých letech minulého
století s cílem vytvořit vyhovující podklad pro organizování a plánování
regionálního průzkumu. První verze z roku 1965, v níž byly v celostátním měřítku vymezeny podle stratigrafického hlediska hydrogeologické
rajony jako celky pro hodnocení přírodních zdrojů a vodohospodářskou
bilanci podzemních vod, představovala ve své době světový primát.
Tato verze byla postupně zpřesňována podle přibývajících poznatků,
zkušeností a možností větší podrobnosti zpracování. Další, revidovaná vydání jsou z let 1973 a 1986 – obě tyto verze byly vydány jako
soubory přehledných map. V době nabytí účinnosti vodního zákona
č. 254/2001 Sb. byla poslední edice map prakticky nedostupná
a navíc již nevyhovovala podrobností a technickým provedením současným nárokům informačního systému veřejné správy. Přistoupilo se
proto k novému zpracování, a to technologií GIS, která těmto nárokům
odpovídá. Rajonizace 2005 je dostupná jako interaktivní mapa na webu
VÚV T.G.M., v.v.i., a zároveň v samostatné monografii. Hydrogeologické
rajony se staly podkladem pro vymezení útvarů podzemních vod podle
Rámcové směrnice 2000/60/ES.
Rajonizace 1965
V první polovině šedesátých let minulého století byly provedeny rozbory
nároků na vodní zdroje a možností jejich pokrytí. I když byly koncipovány
v souladu s tehdejším systémem centrálního plánování, nesporným pří­
nosem bylo, že v roce 1966 byl na území tehdejší Československé socia­
listické republiky zahájen soustavný regionální hydrogeologický průzkum,
který navazoval na průzkumné práce prováděné od padesátých let v rámci
doplňování a zpřesňování Státního vodohospodářského plánu (SVP).
V průběhu přípravy systematického hydrogeologického průzkumu
bylo zřejmé, že pro plánování akcí širokého regionálního zaměření chybí
potřebné podklady. Návrh označený později jako „rajonizace 1965“ vyme­
zil rajony podle stratigrafického hlediska. Toto pojetí hydrogeologických
rajonů jako základu pro vodohospodářskou bilanci množství podzemních
vod bylo první ve světovém měřítku. Hydrogeologická mapa Českoslo­
venska s rajony podzemních vod v měřítku 1 : 500 000 představovala
původní mapové dílo v tomto oboru v rozsahu celého státního území
a následně v roce 1967 ji vydalo tiskem Kartografické nakladatelství,
Praha a doprovodný text Ředitelství vodních toků, Praha.
Stav tehdejší prozkoumanosti ještě nedovolil přistoupit k podrobnější­
mu členění, než jsou hydrogeologické celky. Rajon byl definován jako celek
s obdobnými hydrogeologickými poměry, vymezený tektonicky a geologicky, na jehož území převládá určitý typ zvodnění a oběhu podzemní vody.
Je zřejmé, že šlo v tomto procesu o první krok, nutně poznamenaný
nedostatkem zkušeností, nestejnou úrovní podkladů i nezbytnou genera­
lizací danou měřítkem přehledné mapy. S vědomím těchto podmínek se
předpokládalo, že postupně bude možné rajony zpřesňovat, a to jak co
do podrobnosti zákresu hranic, tak uplatněním dalších hledisek při jejich
vymezení, popřípadě změnou jejich vzájemné váhy. Pro značení rajonů
byl zvolen poměrně složitý alfanumerický systém, v němž základním
rozlišovacím prvkem byla stratigrafická příslušnost rajonu.
Úvod
Rozčlenění území do rajonů podzemních vod – hydrogeologická rajo­
nizace má v podmínkách území bývalého Československa, později Čech
a Moravy, dlouhou, čtyřicetiletou tradici. Od původního záměru vytvořit
podklad pro orientaci hydrogeologického průzkumu se v polovině šedesá­
tých let minulého století přistoupilo ke zpracování hydrogeologické mapy
s rajony podzemních vod pro území Československa v přehledném měřít­
ku 1 : 500 000. Ukončení edice základních geologických map Ústředního
ústavu geologického (ÚÚG) umožnilo pak v polovině sedmdesátých let
převedení rajonizace do podrobnějšího měřítka 1 : 200 000, které bylo
standardní svou podrobností pro úkoly vodohospodářského plánování
a navazující činnosti.
Výsledky regionálního hydrogeologického průzkumu umožnily a zároveň
vyvolaly potřebu aktualizovat vymezení rajonů. K němu došlo v polo­
vině osmdesátých let, a to stále v podobě tištěných map v měřítku
1 : 200 000. S nástupem nových technologií a nároků na způsob vedení
evidenčních a bilančních souborů se ukázala tato podrobnost nepostaču­
jící. Bylo proto nutno zpracovat novou verzi rajonizace, která by v souladu
s ustanovením vodního zákona č. 254/2001 Sb. odpovídala nárokům
přístupné součásti informačního systému veřejné správy.
Rajonizace, označená jako „rajonizace 2005“, představuje kromě pro­
mítnutí nových poznatků kvalitativní posun. Definování hranic rajonů se
opírá o dostupné geodatabáze s podrobností zákresů hranic odpovídající
měřítku 1 : 50 000, která vyhovuje nárokům evidence a dokumentace
systémů činností vodního hospodářství. Přechod od klasického kartogra­
fického zpracování tištěných map k technologii GIS a zobrazení rajonů
v elektronické podobě umožnily odstranit rozdělení nebo omezení pod­
ložních rajonů a uzavřít proudové systémy. Byly tím vytvořeny podmínky
pro přesnější bilance vícekolektorových hydrogeologických struktur. Nová
technologie umožnila zároveň připojení databází k příslušným rajonům
a možnost promítání hranic rajonů v různých vrstvách GIS. Současné
rajony jsou vyjádřeny ve třech navzájem se překrývajících vrstvách.
Rajonizace 1973
Počátkem sedmdesátých let minulého století bylo rozhodnuto o nove­
lizaci původního Státního vodohospodářského plánu. Nové zpracování
bylo v souladu se změněnými hledisky centrálního plánování koncipováno
již jako Směrný vodohospodářský plán, a to v podmínkách federálního
uspořádání státu samostatně pro Českou a Slovenskou republiku.
K původnímu pojetí hydrogeologické rajonizace přistoupila potřeba
vymezit rajony jako základní územní jednotky pro zaváděnou bilanci
podzemních vod a s ní spojenou evidenci zdrojů a odběrů. Nové zpraco­
vání již využilo výsledky prvního programu regionálního průzkumu. Pro
veškeré mapové přílohy nového SVP bylo zavedeno zobrazení v podrob­
nějším měřítku 1 : 200 000, jemuž bylo nutno přizpůsobit i zákresy hra­nic
rajonů.
Toto zpracování bylo koncipováno tak, že obsahovalo hydrogeologickou
mapu jako základní list, k němuž by byly řazeny přílohy s obsahem prvků
s časově omezenou platností. Bilanční příloha obsahovala vlastní rajonizaci
a později následovala Mapa ochrany podzemních vod. Společným prvkem
základního listu a příloh byly zákresy kontur hydrogeologických struktur.
Pro konstrukci základního listu byly aplikovány principy standardní legen­
dy doporučené pro připravovanou hydrogeologickou mapu Evropy. Výchozím
zobrazeným prvkem byly hydrogeologické struktury vymezené geomorfolo­
gicky, strukturně geologicky a hydrogeologicky. Rozlišovalo se celkem devět
typů struktur, z toho šest typů s převážně volnou hladinou podzemní vody,
Principy rajonování
Používané principy hydrogeologického rajonování území Českosloven­
ské a později České republiky se postupně vyvíjely jednak podle účelu,
kterému měly rajony sloužit, jednak podle stupně poznání geologické
stavby a oběhu podzemních vod. Účelem vymezení rajonů neměla být
hydrogeologická mapa, ale definování vhodných územních jednotek
pro činnosti související s vodohospodářským plánováním a organizací
hydrogeologického průzkumu a oceňování zdrojů podzemních vod. Hyd­
rogeologický průzkum organizovaný v rámci hydrologických povodí narážel
na různorodost geologické stavby a neuzavřenost oběhu podzemní vody.
Proto byl hydrogeologický rajon pojat jako celek horninového prostředí,
který je relativně jednotný ve vztahu k infiltraci a akumulaci podzemní
vody a v němž převládá určitý typ zvodnění a oběhu podzemní vody. Toto
pojetí bylo v podstatě zachováno i v dalších verzích zpracování.
Hranice používané pro vymezení hydrogeologických rajonů jsou
v zásadě čtyř typů:
dva typy převážně artéské a struktury krasové.
Použitá proužková metoda zobrazení umožnila
vyjádřit překrývání dvou struktur.
V bilanční příloze byl zachován princip rajoni­
zace zavedený v roce 1965, včetně alfanume­
rického značení, k úpravám hranic rajonů došlo
na podkladě zákresu struktur v podrobnějším
měřítku. Na území České republiky bylo vymeze­
no celkem 143 rajonů. Na základním listu mapy
byly použitou proužkovou metodou zobrazeny
až dva zvodněné kolektory. Při vymezení rajonů
byla snaha využít této skutečnosti i pro vyjádření
případů, kdy se vzájemně překrývaly struktury
s odlišným oběhem podzemní vody. Překrývání
rajonů bylo vyjádřeno grafickým odlišením kon­
tury hranice a označení rajonu.
Na bilanční příloze byly tabelárně vyjádřeny
údaje vztažené k době redakční uzávěrky mapy,
tj. k roku 1972, a to v pojetí tehdy platné klasi­
fikace zásob podzemních vod a metodiky vodo­
hospodářské bilance. Zcela novým prvkem byly
hodnoty odtoku podzemní vody – uvedené ve 105
profilech toků, v nichž byly odvozeny – vyjádřené
jednak jako základní odtok v l/s/km2, jednak jako
procentuální poměr k ročnímu dlouhodobému
průtoku v povrchovém toku. Byl takto již zobrazen
parametr, který je v současné době navrhován Obr. 1. Přehledná mapa
pro hodnocení stavu útvarů podzemních vod.
Edici Hydrogeologické mapy SVP a Bilanční
přílohy tvořil soubor 38 mapových listů, vydaný v l. 1974–76 v Kartografii,
n. p., Praha. Vzhledem k tehdy platným předpisům byl jejich oběh omezen
„pro vnitřní potřebu státních orgánů a socialistických organizací“. Mapy
tedy nebyly veřejně dostupné a jejich distribuce byla provedena podle
schváleného rozdělovníku.
Rajonizace 1986
Revize hranic hydrogeologických rajonů je přirozeným odrazem postup­
ného prohlubování znalostí o přírodních poměrech i vývoje metod bilan­
cování. V letech 1981–85 byl v podstatě ukončen program regionálního
hydrogeologického průzkumu a vyhodnocení převážné části potenciálně
vodohospodářsky významných území. Základní hlediska pro vymezení
rajonů, ze kterých se vycházelo při dřívějších zpracováních, zůstala v nové
rajonizaci zachována, změnila se však jejich váha, došlo především ke
zvýšení důrazu na hledisko hydrologické. Byl kladen důraz na definování
okrajových podmínek a jednotlivých fází oběhu podzemní vody, tj. infiltrace
– proudění, akumulace – odvodnění.
Zároveň však došlo i ke změně, jejíž důsledky nebyly dobře odhadnuty
a později se ukázaly jako ne zcela vyhovující. Rajonizace 1973 byla
založena na zákresech Hydrogeologických map SVP, jejichž konstrukce
umožňovala využitím proužkové metody a plošného vybarvení vyjádřit až
dva nad sebou ležící zvodněné kolektor y. Naproti tomu zákresy hranic
rajonů byly liniové a zvolený způsob vyjádření vzájemného překr ývání
rajonů odlišením kontur y a značení byl nepřehledný a nebylo jej možno
při zpracování dat využít. Tato skutečnost vedla k tomu, že v novém
zpracování se přistoupilo k vyjádření zcela obdobnému jako u geolo­
gických map zakr ytých, kdy byla dána přednost zvodněným mladším
pokr yvným útvarům, pokud měly hydrogeologický význam a nebyly
v přímé souvislosti se zvodněním překr ytého kolektoru.
Původní alfanumerické značení rajonů nevyhovovalo postupně zavádě­
nému způsobu automatizovaného zpracování dat, a v nové rajonizaci bylo
proto zavedeno čtyřmístné číselné značení s vertikálním tříděním. Celkem
bylo na území Čech a Moravy vymezeno 105 hydrogeologických rajonů.
Soubor 19 listů map 1 : 200 000 byl součástí SVP ČSR, zpracoval jej
VÚV a byl vydán jako účelový náklad v ČÚGK v roce 1987. Distribuce map
byla opět omezena „pro vnitřní potřebu státních orgánů a socialistických
organizací“. V rámci této verze rajonizace byly zpracovány popisy rajonů,
které obsahovaly charakteristiku, bilanční hodnocení a využití rajonu
a seznam literatury. Popisy rajonů se vztahovaly k časové úrovni roku
1986–87 a byly vydány tiskem odděleně pro povodí Labe (Práce a studie
VÚV, sešit 176) a pro povodí Moravy a Odry (Geotest Brno).
Obr. 2. Vzájemný vztah vrstev
upravují navazující prováděcí předpisy. V době nabytí účinnosti nového
vodního zákona byly stále v platnosti hydrogeologické rajony v posled­
ní schválené verzi 1986. Bylo však zřejmé, že tato verze již nebude
vyhovovat současným nárokům, a to především z důvodů technických,
operativních a částečně i věcných.
Poslední edice byla zpracována a vydána v roce 1987 jako kartogra­
fické mapové dílo v souboru 19 listů. V důsledku omezení oběhu map
a jejich distribuce pouze podle rozdělovníku se opakoval stejný stav jako
v případě předchozí edice z roku 1976. Mapy byly jednorázově rozeslány
a byly k dispozici jen na omezeném počtu pracovišť. Vlivem reorganizací
státní správy a změn v hospodářském sektoru se postupně tento okruh
pracovišť dále výrazně redukoval. Textová část, vydaná k těmto mapám
samostatně, byla rovněž rozebrána.
Předpokladem zařazení určitého pr vku do informačního systému
veřejné správy je, aby byl aktuální a dostupný. Tomuto požadavku stav
edice z roku 1987 nemohl vyhovět a navíc ani potřebám a uspořádání
vodoprávní agendy a dalších činností vyplývajících z vodního zákona. Pro
odstranění nevyhovujícího stavu byly z technického hlediska prakticky jen
velmi omezené možnosti. Tiskové předlohy minulé edice již nebyly k dis­
pozici. Nové vydání s využitím jiných reprodukčních technik by sice bylo
teoreticky možné, avšak dotisk nezměněného mapového díla, u kterého
se od počátku předpokládala časově omezená platnost, je z odborného
i autorského hlediska po uplynutí 15 let stěží přijatelný.
Mapy edice z roku 1987 nevyhovovaly dále ani současným nárokům
dokumentace a evidence, a to zejména podrobností měřítka 1 : 200 000,
způsobem zobrazení a uložení. Nezbytnou podmínkou bylo, v souladu
s ostatními vodohospodářskými dokumentacemi, podrobnější měřítko
1 : 50 000 a současně navázání na jednotné, vesměs již digitalizované
mapové podklady celostátní platnosti. Tyto podmínky bylo možno spl­
Stav po vydání vodního zákona z roku 2001
Hydrogeologický rajon byl definován v § 2 zákona č. 254/2001 Sb.,
o vodách, jako „území s obdobnými hydrogeologickými poměry, typem
zvodnění a oběhem podzemní vody“. Samotná definice se neliší od
původního odborného pojetí rajonu, avšak tím, že byla jmenovitě zavedena
do zákona, nabyla i určitý legislativní význam. V dalších ustanoveních
vodního zákona jsou v § 21 rajony jednotkou pro zjišťování a hodnocení
stavu podzemních vod a vedení souvisejících evidencí a dále podle § 22
tvoří součást informačního systému veřejné správy. Podrobnosti pak
Podrobnost výsledné verze rajonizace 1 : 50 000 je dána měřítkem
použitých podkladů. Tato podrobnost je zcela vyhovující pro veškeré
navazující činnosti. Při vymezení rajonů byla důsledně uplatněna zásada,
že hydrogeologický rajon musí v prostředí se souvislým zvodněním odpovídat proudovému systému, tzn. rajon nemá obsahovat více proudových
systémů a jeden proudový systém nemůže zasahovat do dvou rajonů.
K edicím map odborné povahy vydávaných tiskem se zpravidla připojují
vysvětlivky nebo doprovodný text. Současná verze rajonizace je zpracová­
na odlišným způsobem, kdy tištěné mapy jsou nahrazeny geografickými
vrstvami a zákresy rajonů jsou v interaktivní mapě (obr. 1) propojeny
s databází charakteristik. Tato databáze obsahuje charakteristiky jednak
obecné, jednak přírodní. Všechny charakteristiky jsou v databázích uve­
deny pod kódovým označením; tato forma tak umožňuje snadný výběr
podle zadaných kritérií a doplňování podle aktuální potřeby.
nit pouze novým, technicky zcela odlišným zpracováním zákresů hranic
rajonů.
Uvedené důvody vedly k rozhodnutí, že nová verze nebude zpracována
klasickým kartografickým způsobem a vydána na tištěných mapách.
Dalšími důvody byla náročná manipulace s mapovým souborem, který
by obsahoval přes 200 listů, i to, že možnost průběžné nebo dílčí aktu­
alizace zákresů je u tištěných map velmi ztížená.
Rajonizace 2005
Za období uplynulých dvaceti let od posledního zpracování rajonizace
došlo k vývoji geologických, geodetických i vodohospodářských podkladů,
na nichž je vymezení rajonů založeno. Zatímco v předchozí verzi byla
výsledná podrobnost dána měřítkem 1 : 200 000, v současné době
byly potřebné podklady již k dispozici v podrobnější formě a digitálním
zákresu.
Hlediska pro vymezení hydrogeologických rajonů zůstala i v novém
zpracování v zásadě zachována. Výrazný rozvoj v uplatnění hydrologických
výpočtových postupů při hodnocení zdrojů podzemních vod i metody vodo­
hospodářského bilancování se však nutně promítly do posunu v jejich
váze. Jednotná úroveň hydrogeologické rajonizace byla v této poslední
verzi zajištěna důsledným uplatňováním nadřazenosti hydrologického
a bilančního hlediska nad hlediskem geologické a hydrogeologické mapy.
Hranice rajonů byly tedy přednostně adaptovány na vrstvu hydrologických
rozvodnic.
V předešlých verzích byl základním kritériem při vymezování hydrogeo­
logických rajonů kvantitativní stav jako podklad pro bilanci množství pod­
zemních vod. V současné verzi přistoupilo do základních charakteristik
i hledisko chemického stavu, vyjádřené jakostí podzemních vod.
V aktualizované verzi rajonizace nešlo v zásadě o změnu v pojetí
rajonů ani zavedeného systému jejich členění a značení. Identifikační
číslo rajonu, nyní čtyřmístné, zachovává původní logický systém značení
rajonů, zavedený ve verzi 1986. První pozice identifikačního čísla ozna­
čuje základní genetickou charakteristiku:
1 – rajony v sedimentech svrchního kenozoika – 37 rajonů,
2 – rajony v terciérních a křídových pánevních sedimentech – 17 rajo­
nů,
3 – rajony v paleogenních a křídových sedimentech Karpatské soustavy
– 9 rajonů,
4 – rajony v sedimentech svrchní křídy – 40 rajonů,
5 – rajony v sedimentech permokarbonu – 13 rajonů,
6 – rajony v horninách krystalinika, proterozoika a paleozoika – 36 rajo­
nů.
Celkem je na území ČR vymezeno 152 hydrogeologických rajonů.
Čtvrtá číslice, zamýšlená v minulé verzi pro označení subrajonů, byla
nyní využita pro odlišení samostatných částí původního rajonu v odděle­
ných polygonech a dále při rozdělení původních rajonů, které vyplynulo
z členění podle oblastí povodí, podle výsledků hydrogeologických prů­
zkumů a studií a z potřeb hodnocení kvantitativního a chemického stavu
vodních útvarů ve smyslu Rámcové směrnice 2000/60/ES.
Rajonizace 1973 využila způsobu konstrukce podkladových hydrogeo­
logických map pro zobrazení překrývání rajonů. Tento způsob se však
v praktickém využití neosvědčil. V rajonizaci 1986 již proto nebyl použit
a zákresy hranic byly provedeny jako jednovrstevné. Zvolený způsob
zobrazení potlačil překryté zvodněné kolektory, jeho důsledkem však
bylo, že rajony překr ytých kolektorů byly omezeny hranicemi rajonů
překrývajících, zpravidla kvartérních kolektorů, popřípadě se rozpadly
na dvě nebo i více navzájem oddělených částí. Došlo tedy k tomu, že
polygony překrytých rajonů ve skutečnosti nebyly uzavřeny a oddělené
části mohly mít stejné číselné označení. Takový stav však byl naprosto
neslučitelný se zásadami identifikace a musel být odstraněn. Řešení
tohoto problému umožnilo použití technologie GIS.
Hydrogeologické rajony jsou nyní zobrazeny vertikálně ve třech vrst­
vách:
1.základní vrstvě, která pokrývá celé území ČR, s rajony v terciérních
a křídových pánevních sedimentech, paleogenních a křídových sedi­
mentech Karpatské soustavy, sedimentech svrchní křídy, sedimentech
permokarbonu a v horninách krystalinika, proterozoika a paleozoika,
2.svrchní vrstvě zahrnující oblast sedimentů svrchního kenozoika (kvar­
térních a propojených kvartérních a neogenních sedimentů),
3.vrstvě bazálního křídového kolektoru.
Vymezení rajonů je zobrazeno na přehledné mapě na obr. 1 a vzájem­
ný vztah jednotlivých vrstev rajonů na obr. 2. Zvolenou technologií se
odstranilo rozdělení nebo omezení podložních rajonů, k němuž docházelo
při překrývání v jednovrstevném kartografickém zákresu. Trojvrstevná
rajonizace umožňuje lépe uzavřít proudové systémy podzemní vody, a tím
i přesněji bilancovat vícekolektorové hydrogeologické struktury. Plochy
a hranice rajonů byly v základní vrstvě po odkrytí na základě regionálních
i lokálních hydrogeologických prací doplněny. Tím byly opraveny neuza­
vřené polygony a dodržen princip samostatného značení jednotlivých
oddělených polygonů.
Útvary podzemních vod
Rámcová směrnice pro vodní politiku 2000/60/ES zavedla u nás do
té doby nepoužívané pojmy „vodní útvar“ a „útvar podzemní vody“. Defi­
nice těchto pojmů byly začleněny do vodního zákona č. 254/2001 Sb.:
„vodním útvarem je vymezené významné soustředění povrchových nebo
podzemních vod v určitém prostředí charakterizované společnou formou
jejich výskytu nebo společnými vlastnostmi vod a znaky hydrologického
režimu …; útvar podzemní vody je vymezené soustředění podzemní vody
v příslušném kolektoru nebo kolektorech …“
Vodní útvary byly do národní legislativy zavedeny jako základní jednotky
pro vodohospodářské plánování. V české vodohospodářské praxi byl
vyvinut a od šedesátých let postupně propracován systém hydrogeolo­
gické rajonizace, kde jsou rajony založeny na charakteristikách přírod­
ního horninového prostředí a vymezují jeho části, v nichž za určitých
podmínek dochází ke zvodnění a oběhu podzemní vody. Rajony byly již
od počátku koncipovány jako základní jednotky pro bilanci a evidenci
podzemních vod a je na ně vázána základní dokumentace. Pokud tedy
jde o přírodní a kvantitativní charakteristiky, jsou hydrogeologické rajony
totožné s útvary podzemních vod, a bylo proto možné na nich založit
přímo charakterizaci útvarů a hodnocení jejich kvantitativního stavu ve
smyslu Rámcové směrnice.
Při hodnocení chemického stavu je naproti tomu nutno vzít v úvahu,
že určité části hydrogeologických rajonů mohou být výrazněji ovlivněny
antropogenní činností. Pro jejich efektivní management je vhodné tyto
části oddělit. Týká se to hlavně rajonů v kr ystaliniku, proterozoiku
a paleozoiku a v omezené míře některých flyšových a terciérních rajonů,
které jsou složeny z lokálních kolektorů s místními drenážními bázemi.
Na základě vyhodnocení vlivů a dopadů antropogenní činnosti může být
proto vhodné některé rajony rozdělit na více částí a každá tato dílčí
část je potom samostatným útvarem podzemních vod, s vyjádřením
vlastního stavu a navazujícím návrhem opatření. Pokud však v rámci
plánů oblastí povodí budou úspěšně aplikovány programy opatření na
dosažení jejich dobrého stavu, bude moci v budoucnu dojít k jejich
opětovnému sloučení.
Možnost dělení rajonů na dílčí celky závisí na místních podmínkách
a využívá se právě při hodnocení chemického stavu vodních útvarů,
protože platí zásadní podmínka, že v rámci celého útvaru má být stejný
stav. Obecně však útvar podzemní vody nemůže přesahovat hranice
hydrogeologického rajonu a naproti tomu v rajonech, které jsou podle
přírodních podmínek dělitelné, může být pro účely hodnocení chemického
stavu jeden nebo více útvarů.
Platnost vymezení vodních útvarů je ve smyslu Rámcové směrnice
omezena na dobu trvání plánu oblasti povodí, tj. šest let. Lze předpo­
kládat, že pro každý plán povodí se vodní útvary mohou v podrobném
vymezení měnit. Hydrogeologické rajony je naopak podle zkušeností
vhodné revidovat v delším období, přibližně 15 až 20 let. Za tuto dobu
se plány povodí budou aktualizovat nejméně třikrát, a zdánlivá časová
disproporce mezi dobami platnosti vymezení vodních útvarů a hydrogeo­
logických rajonů je tedy i z praktických důvodů výhodná.
Závěr
Hydrogeologická rajonizace 2005 představuje souhrn výsledků čtyřice­
tiletého vývoje poznání přírodních poměrů a zkušeností z minulých verzí
rajonizace. Současné provedení, podrobnost a technologie zpracování
odpovídají nárokům informačního systému veřejné správy i požadavkům
vyplývajících z vodního zákona č. 254/2001 Sb. a navazujících prová­
děcích předpisů.
Hydrogeologické rajony současné verze byly zavedeny do hydrologické
a vodohospodářské bilance za rok 2007 a zároveň do návrhů plánů
oblastí povodí, které jsou t. č. ve fázi projednávání a schvalování.
Hydrogeologická rajonizace 2005 je veřejně dostupná na webu VÚV
T.G.M., v.v.i., a mimo to v monografii, která obsahuje podrobný popis
teoretických a metodických principů, vývoje jednotlivých fází a přílohu
CD s interaktivní mapou a kompletní databází obecných a přírodních
charakteristik rajonů.
Key words
hydrogeological zoning, GIS
Poděkování
Hydrogeologická rajonizace 2005 vznikla jako realizační výstup pro­
jektu VaV/650/4/02, jehož zadavatelem bylo Ministerstvo životního
prostředí ČR, garantem za odbor ochrany vod MŽP RNDr. Jan Cepák
a vedoucím řešitelem RNDr. Hana Prchalová. Poděkování náleží záro­
veň kolektivu spolupracovníků z VÚV T.G.M., České geologické služby
a firem Aquatest, Praha a Geotest, Brno, kteří se podíleli na řešení
úkolu v letech 2002–2005.
Hydrogeological Zoning 2005 (Olmer, M.)
The 2005 version represents the newest stage in the more than
forty-year development in hydrogeological zoning in the former Czechoslovakia and later in the Czech Republic comprising three editions
(1965, 1973, 1986). Hydrogeological zones were established as
geologically, hydrogeologically and hydrologically defined units for
regional exploration and estimation of available groundwater resources
and their management. The actual version has been compiled in a GIS
technology which makes possible to depict three layers of aquifers
at a scale 1 : 50 000 compatible with other items of the public administration information system. The version is available on the web
pages of the T. G. Masaryk Water Research Institute, p.r.i., Prague
(http://www.vuv.cz). The 2005 hydrogeological zones have been
fully adopted in the process of implementation of the Water Framework Directive 2000/60/EC as they are identical with groundwater
bodies for the purpose of characterization and classification of their
quantitative status.
Přehled vydání Hydrogeologické rajonizace 2005
Podzemní voda, hydrogeologické rajony. http://www.vuv.cz, http://heis.
vuv.cz.
Olmer, M., Herrmann, Z., Kadlecová, R. a Prchalová, H. Hydrogeologická
rajonizace 2005. Sborník geol. věd 23, řada HIG, ČGS 2006 (včetně
přílohy CD).
Olmer, M. a Dlabal, J. Hydrogeologická rajonizace 2005 (CD). HEIS VÚV,
2006 pro účastníky semináře Podzemní voda ve vodoprávním řízení III.
ČVHVTS.
Ing. Miroslav Olmer
VÚV T.G.M., v.v.i.
Příspěvek prošel lektorským řízením.
JEZERO CHABAŘOVICE – VÝVOJ
EKOSYSTÉMU ŘÍZENĚ ZATÁPĚNÉ
ZBYTKOVÉ JÁMY PO TĚŽBĚ UHLÍ
rekultivaci, které výrazně převyšují náklady na běžné lesnické nebo
zemědělské rekultivace (obr. 1).
Problémem zatápění většiny zbytkových jam na území SZ Čech, přede­
vším však v severočeských uhelných pánvích, je nepříznivá množstevní
bilance a kvalita povrchových i podzemních vod. Od původně plánovaného
využití řeky Bíliny jako hlavního zdroje zatápění severočeských zbytkových
jam bylo upuštěno právě pro nevyhovující kvalitu vody.
Petr Vlasák, Ladislav Havel, Kateřina Kohušová
Specifické podmínky iniciálního stadia hydrické
rekultivace lokality Chabařovice
Klíčová slova
zbytková jáma Chabařovice, hydrická rekultivace, biomanipulace, vývoj
ekosystému
Technická rekultivace proběhla ve třech fázích. Po vytvarování dna
a svahů zbytkové jámy byla provedena izolace dna a budoucích břehů
jílovitými zeminami od zbytků uhelné sloje a stařinových vod a byl vybu­
dován masivní kamenný zához v úrovni budoucí hladiny jako ochrana
před abrazivním účinkem velkých vln. Projektovaný způsob technické
rekultivace výtopy jezera i břehových partií vedl k potlačení členitosti
terénu a k formování relativně strmých svahů.
Ve vlastním povodí lomu Chabařovice o celkové výměře 629,8 ha
(247 ha jezero) se nevyskytují dostatečné vodní zdroje, které by zajistily
zatopení zbytkové jámy v relativně krátkém časovém úseku (kolem pěti let)
a posléze i kompenzaci ztrát odparem. Jde o několik vodotečí víceméně
jen sezonního charakteru, ve vegetačním období s průtokem od nula do
několika desetin litru. Většina toků vlastního povodí zbytkové jámy se
vyznačuje vysokou salinitou (až 350 mS/m), vysokým obsahem celkového
dusíku a fosforu. Jejich dotace je však tak nízká, že kvalitu vody jezera
významněji neovlivňují. Vliv vlastního povodí se projevuje pouze za jarního
tání a za přívalových dešťů, kdy v krátkém časovém období mohou toky do
jezera odvést až 100 000 m3 (2002) (Vlasák et al., 2002–2006).
Základním zdrojem vody pro zatápění jsou řízené přítoky z přeložky
malých krušnohorských potoků, které protékají dvěma nádržemi ryb­
ničního typu v hustě obydlené oblasti. Vyznačují se však vysokou trofií,
navíc jsou i zdrojem nežádoucích planktonofágních ryb a fytoplanktonu.
Koncentrace těžkých kovů a specifických organických polutantů v průběhu
sledování byla většinou pod mezí stanovitelnosti.
Maximální povolený odběr pro zatápění se v současné době pohybuje
kolem 700 l/s.
Souhrn
Příspěvek popisuje praktické poznatky z průběhu řízeného zatápění
(hydrické rekultivace) první velké zbytkové jámy po těžbě uhlí v České
republice v lokalitě Chabařovice (50o38´N, 13o57´E). Budoucí jezero
musí splňovat požadavky Rámcové směrnice EU (2000/60/ES),
požadavky legislativy ČR v oblasti ochrany přírody a krajiny a vzhledem
k plánovanému rekreačnímu využití i požadavky na vodu vhodnou pro
koupání. Rizikovými faktory při zatápění zbytkové jámy Chabařovice
jsou nepříznivá množstevní bilance (zhoršující se s předpokládanými
scénáři klimatické změny) a kvalita zdrojů vody, které jsou navíc
i zdrojem inokula fytoplanktonu a nežádoucích planktonofágních
ryb. Na potlačení důsledků vysoké trofie přítoků se kromě spontánně probíhajících samočisticích procesů (posilovaných narůstajícím
objemem vody) podílel i významný výskyt filtrujícího zooplanktonu
(velké perloočky rodu Daphnia), umožněný relativně nízkým výskytem
planktonofágních ryb. Vzhledem k výrazným změnám velikosti i druhové skladby zooplanktonu a k nárůstu početnosti planktonofágních
ryb se od druhého kalendářního roku zatápění (2002) zbytkové jámy
přistoupilo k biomanipulačním zásahům do rybí populace. Narůstající
abundance velkých perlooček rodu Daphnia (D. pulicaria, D. longispina)
a přetrvávající vysoká průhlednost vody od roku 2004 jsou prvním projevem úspěšné manipulace vodního ekosystému řízenou rybí obsádkou.
V důsledku tvarování výtopy jezera i břehových partií (strmé svahy,
potlačení členitosti břehové linie) postupně zanikly souvislé litorální
porosty emerzní vegetace. Tyto výrazné změny prostředí se negativně
odrazily v diverzitě, početnosti a reprodukci ptačího společenstva.
Úvod
Zbytková jáma Chabařovice („Milada“) je v České republice prvním
realizovaným projektem řízeného zatápění (hydrické rekultivace) prostorů
po těžbě hnědého uhlí. Příspěvek přináší poznatky ze sledování vývoje
ekosystému zbytkové jámy po těžbě uhlí v průběhu zatápění. V rámci osmi
plánovaných jezer v severozápadních Čechách bude jezero Chabařovice
nejmenší – 247 ha, max. hloubka 23 m. Toto jezero se zákonitě stává,
do určité míry, modelovou lokalitou pro sanační a rekultivační postupy
dalších sedmi zbytkových jam, které už jsou (Ležáky u Mostu) nebo budou
rekultivovány podobným způsobem v průběhu zhruba dalších 50 let.
Budoucí jezera musí, jako umělé vodní útvary, splňovat požadavky
Rámcové směrnice (2000/60/ES), požadavky legislativy ČR v oblasti
ochrany přírody a krajiny (zákon č. 114/1992 Sb.) a vzhledem k plánova­
né rekreační funkci i požadavky na vodu vhodnou pro koupání (vyhláška
č. 135/2004 Sb.). To vše se promítá do měrných nákladů na hydrickou
Obr. 1. Porovnání měrných nákladů na různé druhy rekultivací (podle
Stiebitz, 2001)
Význam izolace dna a svahů zbytkové jámy
je možné demonstrovat na situaci důlních jezer
centrálního a východního Německa, kde tato
technologie nemohla být vzhledem k odlišné
geologické situaci použita. Dominantní písčité
substráty v této oblasti, bohaté na pyrit a mar­
kasit, jsou příčinou vysoké kyselosti vody ve vzni­
kajících jezerech (Gläßer, 2005). Kyselost vody
se v takovýchto neizolovaných jámách pohybuje
v rozmezí kolem pH 2–4, což je úroveň, která
dlouhodobě neumožňuje vývoj běžných vodních
společenstev ani rekreační využití.
U zbytkových jam po těžbě uhlí zatápěných
eutrofní až hypertrofní vodou byla plná rekreač­
ní využitelnost předpokládána až po delším
časovém období (Chour et al., 1998–2001).
Praktické poznatky ze systematického sledování
vývoje jezera Chabařovice (Havel et al., 2005;
Vlasák et al., 2007) však zatím prokazují, že
alespoň v tomto případě byl hypotetický scénář
příliš pesimistický. Zásadní význam pro vývoj
kvality vody v období zatápění i po jeho finalizaci
má kombinace řady faktorů: izolace dna a svahů
zbytkové jámy od uhelné sloje, jejího nadloží
i od důlních vod, jakost vody přítoků a procesy
probíhající v jezeře (viz praktické zkušenosti ze
zatápění zbytkových jam na území Německa
– Gröschke et al., 2002).
Obr. 2. Koncentrace fosforu (mg/l) v řízeném zdroji vody a v jezeře v období 2001–2008
Vývoj ekosystému jezera Chabařovice
Z dosavadních poznatků o zatápění zbytkové jámy Chabařovice vyplývá,
že i když zdroje vody pro zatápění trvale vykazují vysoké koncentrace
živin (Ptot > 0,1 mg/l, Ntot > 3 mg/l), ve vznikajícím jezeře dochází k jejich
významné redukci – v posledních třech letech zatápění se kupříkladu
koncentrace fosforu pohybovala pod úrovní 0,05 mg/l (většinou pod
0,02 mg/l) a koncentrace chlorofylu-a byla vždy nižší než 10 μg/l. Průhled­
nost vody kolísala v rozmezí 2–7 m (obr. 2, 3), přičemž její nižší hodnoty
byly způsobeny zákalem v důsledku probíhajících rekultivačních prací. Do
současné doby nebyl zaznamenán masový výskyt fytoplanktonu.
Na potlačení důsledků vysoké trofie přítoků se kromě spontánně
probíhajících samočisticích procesů (posilovaných narůstajícím obje­
mem vody) podílel i významný výskyt filtrujícího zooplanktonu (velké
perloočky rodu Daphnia) umožněný dosud relativně nízkým výskytem
planktonofágních r yb. Vzhledem k výraznému poklesu velikosti perlo­
oček rodu Daphnia (obr. 4) vyvolanému zřejmě nárůstem početnosti
planktonofágních r yb bylo od druhého kalendářního roku (2002)
napouštění jezera přistoupeno k biomanipulačním zásahům do r ybí
populace. Tato opatření spočívala ve vysazování dravých r yb a odlovu
r yb nežádoucích (Vlasák, et al., 2005–2006). V roce 2005 hodnota
CPUE (catch per unit effor t – množství r yb na jednotku lovného úsilí)
odpovídala hodnotě 8,4 kg/tenato/24 h (Vlasák et al., 2007; Vlasák
et al., 2005); v roce 2006 bylo zjištěno, že biomasa r yb nepřevýšila
30 kg/ha (Kubečka et al., 2006). Za hraniční hodnoty pro úspěšné
biomanipulace zaměřené na redukci početnosti planktivorních r yb
je považováno rozmezí 50–120 kg/ha (Matěna a Vyhnálek, 1996,
1996a; Benndor f, 1990; Seďa et al., 2000). Mehner se svými spolu­
pracovníky (2004) však považují za bezpečnou hranici v podmínkách
jezer jen 50 kg/ha.
Narůstající abundance velkých perlooček rodu Daphnia (D. pulicaria,
D. longispina) od roku 2004, stoupající hodnoty průhlednosti a klesající
trend hodnot chlorofylu jsou prvním projevem úspěšné manipulace jezera
Chabařovice rybí obsádkou (obr. 3, 4).
Kvalita vody jezera Chabařovice je samozřejmě i výsledkem spontánně
probíhajících samočisticích procesů, které jsou posilovány narůstajícím obje­
mem vody a snižujícím se zastoupením mělkých litorálních partií. Významnou
roli v postupné oligotrofizaci jezera hraje i selektivní využití čerpaných důlních
Obr. 3. Koncentrace chlorofylu-a a průhlednost vody (Chabařovice,
2001–2008)
Obr. 4. Celková abundance perlooček rodu Daphnia v jezeře Chabařovice
(2001–2007); podíl velikostní frakce > 710 μm na celkové abundanci
Tabulka 1. Početnost vodních ptáků vybraných řádů z období konce května a první dekády června (J) a září až října (P) v letech 2001–2008
Řád
2001
J
Potápky
Podicipediformes
Vrubozobí
Anseriformes
Krátkokřídlí
Ralliformes
Dlouhokřídlí
Lariformes
Celkem
2002
P
2003
2004
2005
2006
2007
2008
J
P
J
P
J
P
J
P
J
P
J
P
J
P
51
12
46
5
63
11
63
33
29
3
24
23
15
16
5
50
61
224
82
57
61
172
51
97
22
59
27
60
58
76
4
50
101
362
64
165
160
1417
46
58
19
68
8
490
4
276
232
5
15
14
22
5
53
4
50
445
603
207
241
306
1605
213
192
120
6
15
100
10
10
130
69
1
573
77
369
Tabulka 2. Fluktuace početnosti a odhad intenzity reprodukce (% hnízdících párů) vybraných druhů v obdo­
bí 2002–2008; pozn.: ( ) = početnost v VI. měsíci; * = k dispozici údaje z konce V. a VIII. měsíce
Druh
Potápka černokrká
Podiceps nigricollis
Potápka malá
Tachybaptus ruficollis
Potápka roháč
Podiceps cristatus
Labuť velká
Cygnus olor
Kachna divoká
Anas platyrhynchos
Polák chocholačka
Aythya fuligula
Lyska černá
Fulica atra
Racek chechtavý
Larus ridibundus
2002
(44)
70–80 %
2003
(3)
(5)
(4)
100 %
(4)
(21)
10 %
(30)
3–5 %
(101)
25 %
(232)
80–90 %
(35)
2004
(42)
70–100 %
(11)
30–50 %
2005
2006*
(8)
(3)
(2)
(1)
(53)
23–25 %
(25)
72 %
(5)
(2)
(6)
(10)
(12)
16 %
(30)
50–60 %
(13)
25–30 %
(33)
25–60 %
(46)
10 %
(10)
(64)
3%
(18)
10–25 %
(50)
30–50 %
(20)
10 %
(160)
60 %
(15)
(23)
(50)
(35)
(40)
(9)
(19)
železitých vod (až 3000 µg/l Fe), které přispívá ke srážení fosforu ve vodním
sloupci a jeho depozici v nerozpustné formě na dně jezera.
Kvalitativní a kvantitativní charakteristika populace
vodních ptáků a ptáků pobřežní zóny
Jako jeden z možných indikátorů kvality prostředí jezera jako nového krajin­
ného prvku byla sledována synusie vodních ptáků a ptáků pobřežní zóny.
Ze zhodnocení početnosti vybraných řádů vodních ptáků v hnízdním
období a na podzim (tabulka 1) je patrné, že jejich abundance dosáhla
vrcholu v období 2002–2004. Šlo o období s existencí větší vodní
plochy, zpočátku s maximální diverzifikací břehové linie, výskytem ostrovů
a daleko do vody vybíhajících kos a bohatým terestrickým i emerzním lito­
rálním krytem. V posledních čtyřech letech (2005–2008) došlo ke ztrátě
vegetačního krytu a k radikální redukci litorálních pásem. Lokalita již není
atraktivní pro kachnovité (Anatidae), chřástalovité (Rallidae) ani rackovité
(Laridae). Roky 2006 a 2007 lze považovat z hlediska vývoje populace
většiny vodních ptáků jezera Chabařovice za zlomové. Například v roce
2006 zde hnízdilo již jen 12 párů potápky roháče (Podiceps cristatus),
o rok později již hnízdění prokázáno nebylo, i když jejich abundance byla
zhruba stejná (tabulka 2).
Za příčinu negativního trendu v diverzitě, početnosti a reprodukci pta­
čího společenstva lze považovat především nepříznivé tvarování výtopy
jezera i břehových partií (strmé svahy, potlačení členitosti břehové linie)
doprovázené likvidací původních sukcesních rostlinných společenstev.
Závěr
Jezero Chabařovice je zatím jediným případem velké, potenciálně
eutrofní nádrže v České republice, kde se kombinací technických a bio­
logických opatření zatím podařilo zvrátit přirozený vývoj směřující k vege­
tačnímu zákalu a udržet vysokou průhlednost odpovídající požadavkům
na jeho budoucí využití.
Plánované široké rekreační využití důlního jezera si vyžádá obsáhlý
management, který by měl kromě očekávaných finančních nákladů na
„běžnou hospodářskou údržbu“ zahrnovat systematický monitoring vývoje
celého uměle vytvořeného ekosystému. Nelze očekávat, že vývoj všech
plánovaných jezer v místech zbytkových jam po těžbě hnědého uhlí bude
totožný (rozdílná geologická situace, morfologie, zdroje vody aj.). Soustav­
ný monitoring sukcesního vývoje ekosystému jezer je, alespoň v prvních
letech, zárukou odhalení nečekaných, nežádoucích, někdy i ireverzibilních
vývojových trendů, které je možné včas patřičným způsobem korigovat.
Literatura
Benndorf, J. (1990) Conditions for effective biomanipulation; conclusions derived from whole-lake
experiments in Europe. Hydrobiologia, vol. 200/201, 1990, p. 187–203.
Directive 2000/60/EC of the European Parliament and of the Council of 23 October 2000 establishing
a framework for Community action in the field of water policy.
Gröschke, A., Uhlmann, W., Rolland, W., und Grünewald, U. (2002) Hydrochemische Entwicklung
Lausitzer Tagebauseen während der Flutung – Beispiel Gräbendorfer See. Hydrologie und Wasserbewirtschaftung, 46(6): 256–267.
Havel, L., Vlasák, P., Adámek, Z., Jurajda, P., and Frančeová, A. (2005) Nutrients, phytoplankton,
zooplankton and fish stock development during the Chabařovice residual mining pit flooding. Proc.
4th Symp. European Freshwater Sc., Jag. University, Krakow, Poland, August 22–26: 78.
Kubečka, J., Draštík, V., Prchalová, M., Říha, M., Peterka, J., Vašek, M., Frouzová, J., Hohausová, E.,
Jarolím, O., Júza, T., Tušer, M., Racek, V., Uhlíř, F., and Uhlířová, A. (2006) Complex estimation of fish
stock in the mining lake Chabařovice. In Sacherová, V. (ed.) Sborník 14. konf. České limnologické
spol. a Slovenskej limnologickej spol., Nečtiny 26.–30. 6. 2006 : 114–116 (in Czech).
Matěna, J. a Vyhnálek, V. (1996) Ovlivňování potravních sítí ve vodních nádržích. In Eiseltová, M. (ed.)
Restoration of lake ecosystems – a holistic approach. IWRB Publ. 32: 169–173 (Czech transl.).
Matěna, J., Vyhnálek, V. a Šimek, K. (1996a) Ovlivňování potravních sítí v nádržích. In Eiseltová,
M. (ed.) Restoration of lake ecosystems – a holistic approach. IWRB Publ. 32: 97–103 (Czech
transl.).
Mehner, T., Arlinghaus, R., Berg, S., Döhner, H., Jacobsen, L.,
Kasprzak, P., Koschel, R., Schulze, T., Skov, C., Wolter, C., and
Wysujack, K. (2004) How to link biomanipulation and sustainable
2007
2008
fisheries management: a step-by-step guideline for lakes of the
European temperate zone. Fisheries Management and Ecology,
(0)
(0)
11: 261–275.
(1)
(0)
Seďa, J., Hejzlar, J., and Kubečka, J. (2000) Trophic structure
of nine Czech reservoirs regularly stocked with piscivorous fish.
(23)
(15)
Hydrobiologia, 429: 141–149.
Stiebitz, J. (2001) Současný stav zahlazování důsledků hornické
(8)
(2)
činnosti formou sanací a rekultivací včetně některých problémů
(9)
(41)
spojených s touto činností. Symp. Hornická Příbram ve vědě
17 %
a technice, sekce Horní právo, poř. č. L9: 6 pp. (CD, ISBN
(8)
(7)
80-239-5211-0; http:/www.diamo.cz/hpvt/2001/sekce/legisla­
tiva/09/L09.htm).
(8)
(4)
Zákon č. 114/1992 Sb., o ochraně přírody a krajiny.
(0)
(0)
Vlasák, P., Havel, L., Kašpárek, L. a Vránek, T. (2002–2006)
Zatápění zbytkové jámy Chabařovice – model vývoje mělkého jezera
v podmínkách uhelné pánve. Zprávy VÚV T.G.M. pro MŽP ČR.
Vlasák, P., Havel, L., Adámek, Z. a Jurajda, P. (2005) Jezero Chabařovice: Ichtyologické posouzení
a management rybí obsádky. Zpráva VÚV T.G. M. Praha pro PKÚ Ústí nad Labem, HS OŽPP/
Ra/122/2005: 19 pp.
Vlasák, P., Havel, L. et al. (2005–2006) Hydro-ekologická revitalizace krajiny ovlivněné lidskou činností.
In Fuksa, JK. et al. (2005–2006) Výzkum a ochrana hydrosféry – výzkum vztahů a procesů ve vodní
složce životního prostředí, orientovaný na vliv antropogenních tlaků, její trvalé užívání a ochranu,
včetně legislativních nástrojů. Výzk. záměr MŽP ČR MZP0002071101.
Vlasák, P., Havel, L., and Adámek, Z. (2007) Water reclamation of the residual coal mining pit in the
Czech Republic. Proc. Fifth Symp. European Freshwater Sc., Palermo, Italy, July 8–13, 2007: 265.
Vyhláška č. 135/2004 Sb., kterou se stanoví hygienické požadavky na koupaliště, sauny a hygienické
limity písku v pískovištích venkovních hracích ploch.
Zpracováno s podporou výzkumného záměru MZP0002071101.
doc. RNDr. Petr Vlasák, CSc.
RNDr. Ladislav Havel, CSc.
RNDr. Kateřina Kohušová
VÚV T.G.M., v.v.i., Praha
[email protected], [email protected],
[email protected]
Příspěvek prošel lektorským řízením.
Key words
Chabařovice coal mining pit, water reclamation, biomanipulation, ecosystem development
The Chabařovice Lake – an ecosystem development in a controlled
flooded residual mining pit (Vlasák, P., Havel, L., Kohušová, K.)
The Chabařovice lake is the first water reclamation of a residual coal
mining pit in the north-west part of the Czech Republic. The planned
parameters of the future lake are: surface area 247 ha; total water volume
34 mil. m3; max. depth 23 m (current depth in November 2008 – 18 m);
mean depth 15 m. The main risk connected with the proposed use of
the lake is a high trophic level of the main tributaries. Moreover, these
tributaries are sources of fish and phytoplankton inoculum. The in-lake
processes lead to the decrease in total phosphorus concentration to
values lower than 0.05 mg/l (mostly lower than 0.02 mg/l). The Secchi
depth (transparency) fluctuates between 2–7 meters (lower values are
mostly affected by the presence of mineral particles). Chlorophyll-a
concentrations (less than 10 mg/m3) are lower than the Dillon-Rigler´s
equation supposes. Initially, the zooplankton abundance, size and species
composition have changed from the beginning of flooding because of the
substantial change in quantitative and qualitative parameters of the fish
populations; this could be a serious threat for the further development
of water quality. Therefore, a selective fish stocking and withdrawal
(biomanipulation, based on the “top-down effect”) has been applied. The
increasing abundance of large Daphnia species (D. pulicaria, D. longispina)
since 2004 and the persisting high transparency could be regarded as
the first results of a successful biomanipulation impacts on the lake
ecosystem. Unfavourable technical reclamation of the mining pit (steep
slopes, suppression of the shoreline development) which took place during
the years 2001–2006 resulted in changes of waterbirds populations; their
density, diversity and reproduction have decreased distinctively.
The future water quality will be strictly dependent on the suitable
management of the lake. The ongoing biological survey of water quality development is important and necessary, as it could give the early
warning when further reclamation steps are necessary. The adverse
effects rising from the recreational use (including sport fishing) could
not be underrated.
11
HYDROLOGICKÉ HODNOCENÍ
POVODNÍ NA HORNÍ BLANICI
odtoku se v průběhu deště mění. Na začátku deště je rychlost odtoku
velmi malá a s narůstající srážkou se zvětšuje. Zvětšuje se množství
vody na povrchu terénu i průtok vody v toku. Vztah pro určení velikosti
plochy odtoku by měl zahrnovat i vliv srážkového úhrnu.
Úhrn srážky reprezentuje určitou tloušťku vrstvy vody na svahu. Z hyd­
raulického pohledu to je hydraulický poloměr proudu, který se vyskytuje
v Chézyho rovnici pro určování rychlosti vody. Velikost plochy odtoku
závisí na rychlosti stékající vody po svahu, a to vybízí uvažovat ve vztahu
pro výpočet plochy odtoku s .
Plochu odtoku lze zjednodušeně stanovit ze vztahu
Václav Matoušek
Klíčová slova
regionální déšť, srážkoodtokový proces, povodeň, součinitel přímého
odtoku, retenční vodní kapacita půdy, tlumení povodně rozlivem
Souhrn
V horním povodí Blanice jsou dvě srážkoměrné a jedna průtokoměrná
stanice. Data ze tří povodní dovolila jejich hydrologické vyhodnocení,
podle popsané metodiky založené na určování součinitele přímého
odtoku ze změřené srážky a průtoku. Součinitel udává, jak velká část
srážky se přeměňuje na přímý odtok a narůstá v závislosti na růstu
srážkového úhrnu. V povodí horní Blanice dosahuje maximální možné
hodnoty při úhrnu kolem 80 mm. Při nasyceném povodí předchozí
srážkou dosáhl této hodnoty již při úhrnu kolem 35 mm. Zjištěné hodnoty součinitele přímého odtoku vypovídají o odtokových vlastnostech
povodí a upozorňují na anormálnost hydrogramu povodně a na změny
ve velikosti odtoku.
kde Ft – plocha odtoku odpovídající době dotoku v čase t v km ,
– doba dotoku – doba t v h,
Ht – úhrn srážky za dobu t v mm,
a – koeficient.
Vztah (1-2) připomíná Chézyho rovnici, ale chybí v něm sklon terénu.
Ve vztahu se vyskytuje koeficient a, který postihuje odtokové vlastnosti
povodí v dané situaci hodnocené povodně, určené dobou koncentrace
ve vztahu k velikosti povodí a úhrnu srážky. Určuje se z plochy povodí,
ze zjištěné doby koncentrace a úhrnu srážky za dobu koncentrace, a to
ze vztahu
Úvod
(1-3)
kde Fk – plocha povodí,
Hk – úhrn srážky za dobu koncentrace,
– doba koncentrace.
Vztahy (1-2) a (1-3) dovolují stanovit plochy odtoku pro probíhající
povodeň a ze vztahu (1-1) vypočítat součinitele přímého odtoku. Postup
výpočtu dokumentují hodnocené povodně.
Plocha odtoku stanovená ze vztahu (1-2) je závislá na srážkovém úhrnu
a ovlivňuje velikost vypočteného součinitele přímého odtoku. Srážka není
rovnoměrná a velké změny v úhrnu srážky v krátkém časovém úseku se
projevují i ve velikosti vypočtené plochy odtoku. V takových případech
je nutné provést kritický rozbor časového úseku a hodnoty upravit do
reálné podoby. Hodnocení povodně z 12. srpna 2002 ukazuje takový
případ a podává jeho řešení.
Získané hodnoty součinitele přímého odtoku dovolují zjišťovat závislost
na úhrnu srážky, popřípadě jiných veličinách a hodnotit povodeň, jak je
uvedeno dále.
Na Blanici se v posledních letech vyskytly tři povodně. Dvě mimořádně
velké v srpnu 2002 a menší v září 2007. Zaměřili jsme se na vyhodnocení
povodní na horní Blanici, kde nejsou průtoky ovlivněny nádrží, srážky se
měří ve dvou stanicích a průtok v limnigrafické stanici Blanický Mlýn.
Povodí o ploše 85,51 km2 je asi z 50 % pokryto lesem a zbytek jsou
převážně zatravněné plochy. Osídlení je velmi malé.
Metodika hodnocení povodní na malých povodích
Velikost průtoku ze srážky udává vztah
(m3/s)
(1-2)
2
(1-1)
kde Ft – plocha odtoku odpovídající době dotoku t v km ,
ko – součinitel přímého odtoku,
Ht – úhrn srážky za dobu dotoku t v mm,
t – doba dotoku, doba od začátku deště, který způsobil odtok,
po zvolený čas v min.
Ve vztahu (1-1) je celá složitost srážkoodtokového procesu vložena
Vyhodnocení povodně ze 7.–8. srpna 2002
do jedné veličiny, a to do součinitele přímého odtoku ko. Pokud budeme
Povodeň způsobil dlouhotrvající déšť, který v povodí dosáhl úhrnu
znát hodnoty této veličiny, můžeme bez obtíží předpovídat povodňové
142,5 mm. Údaje o srážkách přináší tabulka 1. Hydrogram povodňové
průtoky ze srážky a při znalosti možných srážek určovat, jak velké povodně
vlny dokumentuje obr. 1.
mohou být. Součinitel přímého odtoku ko je klíčovou veličinou a na ní se
Tabulka 2 uvádí vývoj srážky pro různé doby koncentrace. Z hydro­
soustřeďuje vyhodnocení povodně. U hodnocené povodně známe průtoky
gramu povodňové vlny vyplývá, že kulminační průtok se dostavil kolem
a srážky a ze vztahu (1-1) můžeme vypočítat hodnoty součinitele přímého
16:00 h 7. srpna a kolem kulminační hodnoty setrval až do 24:00 h.
odtoku ko, hledat jeho závislosti na různých veličinách, porovnávat jeho
Po této době nastal postupný pokles průtoku. Takový hydrogram může
hodnoty s hodnotami z jiných povodní a zjišťovat odchylky.
Pro stanovení součinitele ko ze vztahu (1-1) je
potřebné znát plochu odtoku v čase t. Velikost Tabulka 1. Hodinové úhrny srážek (v mm) ve vybraných stanicích (čas SELČ) a povodí horní Blanice
této plochy závisí na rychlosti stékání vody po
6.–7. srpna 2002
6.–7. srpna 2002
terénu a rychlosti vody v toku. Rychlosti vody
Datum Čas
lze stanovit z Chézyho rovnice a z nich se pak
Povodí hor. Datum Čas
Ktiš-TisPovodí hor.
Ktiš-TisZbytiny
Zbytiny
ovka
Blanice
ovka
Blanice
vypočítají délky dráhy, kterou dešťová voda
6. 8.
0
8:00
4,4
7,4
5,9
urazí za zvolený čas t. Získané hodnoty dovolují
9:00
1,9
6,0
3,95
vykreslit do mapy povodí izochrony, a tak vymezit
10:00
3,1
8,4
5,75
plochy odtoku pro různé časy dotoku t. Získání
11:00
8,2
7,1
7,65
potřebných veličin pro výpočet je často obtížné.
12:00
6,4
4,0
5,2
Mnohem schůdnější je zjistit dobu koncentrace
13:00
8,1
1,9
5,0
a z ní a celkové plochy povodí odvodit plochy
14:00
0,7
1,9
1,3
14:00
15:00
2,2
2,5
2,35
odtoku pro potřebné doby dotoku.
15:00
0
0
16:00
3,5
1,6
2,55
Doba koncentrace je doba, za kterou doteče
16:00
0
0,2
0,1
17:00
1,3
4,7
3,0
voda do měrného profilu na toku i z toho nej­
17:00
1,1
1,9
1,5
18:00
2,7
5,7
4,2
vzdálenějšího místa v povodí. V době koncent­
18:00
5,3
5,3
5,3
19:00
6,7
7,4
7,05
race se na průtoku v měrném profilu podílí celé
19:00
3,7
6,1
4,9
20:00
5,5
6,0
5,75
povodí. Plocha odtoku Ft se rovná ploše povodí.
20:00
5,2
6,1
5,65
21:00
1,2
2,6
1,9
Dobu koncentrace lze odvodit z porovnání hyd­
21:00
3,8
6,0
4,9
22:00
3,5
5,3
4,4
22:00
3,7
9,7
6,7
23:00
3,3
6,0
4,65
rogramu povodňové vlny s časovým vývojem
23:00
5,7
4,8
5,25
24:00
1,7
3,0
2,35
dešťové srážky.
8. 8.
24:00
3,2
4,2
3,7
1:00
0,3
0,6
0,45
Nejjednodušší způsob hrubého odhadu veli­
7. 8.
1:00
2,5
4,1
3,3
2:00
0
1,1
0,55
kosti plochy odtoku představuje určení plochy
2:00
5,2
5,4
5,3
3:00
0,3
1,8
1,05
odpovídající jedné hodině odtoku z plochy povodí
3:00
4,8
6,9
5,85
4:00
0,2
2,4
1,3
a doby koncentrace (F/ ). Zjištěná doba kon­
7,6
4:00
2,2
4,9
5:00
1,2
1,0
1,1
centrace vyjadřuje odtokové podmínky v povodí
5:00
4,0
1,1
2,55
6:00
0,5
2,1
1,3
6:00
1,8
1,9
1,85
7:00
0,1
0
0,05
a nelze ji při určování plochy odtoku opomenout.
67,0
89,7
78,35
7:00
4,8
2,4
Σ mm/den
Rozdělení plochy povodí na stejné díly nevystihu­
62,4
65,9
64,15
Σ mm/den
je průběh srážkoodtokového procesu. Rychlost
2
12
vytvořit jen srážka, jejíž koncentrační úhrn
dosahuje maximální hodnoty kolem 16:00 h,
zůstává v blízkosti této hodnoty až do 24:00 h
a pak následuje její postupný výrazný pokles.
Uvedený požadavek na průběh koncentračního
úhrnu srážky splňuje podle tabulky 2 úhrn
s dobou koncentrace 23 h. Úhrn koncentrační
srážky vrcholí v 16:00 h hodnotou 102,2 mm,
na hodnotě kolem 98 mm setrvává až do 24:00
h a pak postupně výrazně klesá.
Má-li se určit součinitel přímého odtoku, je
nutné stanovit ze vztahu (1-2) plochy odtoku
odpovídající jednotlivým dobám dotoku. Doba
koncentrace činí 23 h a plocha povodí je
85,51 km2. Koeficient a stanovíme ze zjištěné
doby koncentrace, úhrnu srážky za dobu kon­
centrace a známé plochy povodí. Ze vztahu (1-3)
pro situaci na povodí horní Blanice ze 7. srpna
2002 plyne
Obr. 1. Hydrogram povodňové vlny ve stanici Blanický Mlýn
.
Plochy odtoku se počítají ze vztahu (1-2). Například pro dobu dotoku
5 h, tj. v čase 21:00 h, je úhrn srážky 22,3 mm (viz tabulku 1) a plocha
odtoku činí
Tabulka 2. Časový vývoj srážkového úhrnu pro různé doby koncentrace
Datum
7. 8. 02
km2.
Tabulka 3 poskytuje vypočtené součinitele přímého odtoku ze změřené
srážky a změřených průtoků popsanou metodou. Součinitel přímého
odtoku je zpočátku velmi malý a s nárůstem úhrnu srážky roste. Podle
tabulky 3 postupně narůstá až do hodnoty 0,45 a pak jeho hodnota
kle­sá a paradoxně se zvětšuje až v čase, kdy průtok výrazně klesá. Hod­
noty součinitele přímého odtoku pro srážkový úhrn větší než 79,65 mm
prozrazují, že do procesu odtoku vstoupil další jev, a tím je rozliv do
inundačního území. Rozlivem se voda zadržuje v údolní nivě a měřený
průtok vody ve stanici se snižuje a součinitel přímého odtoku vypočte­
ný ze vztahu (1-1) má zákonitě nižší hodnoty. Do hodnot vstupuje vliv
zadržování vody v inundačním území.
Hodnoty součinitele přímého odtoku před rozlivem vykazují jednoznačný
růst v závislosti na nárůstu úhrnu srážky. Podrobný rozbor ukázal, že rozliv
začal v době, kdy v limnigrafické stanici průtok překročil 15,6 m3/s.
Pro poznání srážkoodtokového procesu je důležité zjistit hodnoty
součinitele přímého odtoku neovlivněné rozlivem do inundačního území.
Takové hodnoty poskytují hydrologická vyhodnocení povodní na tocích
bez výrazného inundačního území. Tokem tohoto charakteru je např.
Křemžský potok nad obcí Brloh, jehož povodí sousedí s povodím Blanice.
Vyhodnocení povodně na horním povodí Křemžského potoka ze 7. až
8. srpna 2002 přineslo hodnoty ko zachycené na obr. 2. Hodnoty souči­
nitele přímého odtoku rychle narůstají v závislosti na srážkovém úhrnu,
až dosáhnou maximální možné hodnoty, která se velmi blíží hodnotě 1.
V případě Křemžského potoka byla maximální hodnota dosažena při
srážkovém úhrnu 126 mm.
Závislost součinitele přímého odtoku na srážkovém úhrnu dokumen­
tovaná na obr. 2 nabízí postup k odvození hodnot ko neovlivněných
rozlivem. Vyhodnocení povodně ze 6.–7. září 2007 ukazuje, že v sou­
časnosti dochází k rozlivu až za větších průtoků, a to > 32,6 m3/s.
Součinitele přímého odtoku neovlivněné rozlivem pro průtok 22,02 m3/s
a 32,22 m3/s udává tabulka 8. Hodnoty jsou vyneseny v grafu na obr. 3
(kruhové značky) a ukazují jednoznačný trend vzestupu hodnot součini­
tele přímého odtoku neovlivněných rozlivem. Když se pokračuje v tomto
trendu, dosáhne součinitel přímého odtoku hodnotu velmi blízkou 1 při
úhrnu srážky kolem 80 mm. Obrázek 3 zachycuje hodnoty součinitele
přímého odtoku ko jak vypočtené ze změřené srážky a změřeného
průtoku pomocí vztahu (1-1), tak hodnoty odvozené z dat z povodně
6. 9. 2007 a trendu dat z Křemžského potoka. Hodnoty neovlivněné
rozlivem vypovídají o podílu srážky na odtoku z povodí do toku a hodnoty
ovlivněné rozlivem vyjadřují míru tlumení průtoků rozlivem.
Čas
12:00
13:00
14:00
15:00
16:00
17:00
18:00
19:00
20:00
21:00
22:00
23:00
24:00
1:00
2:00
3:00
4:00
5:00
20 h
92,50
96,00
92,00
89,45
86,35
84,55
82,05
83,90
85,95
84,55
83,65
82,45
79,90
Hk v mm pro dobu koncentrace
21 h
22 h
23 h
97,50
97,30
94,35
92,00
89,35
88,65
89,00
89,50
88,70
88,80
88,15
84,65
98,80
99,65
96,90
95,00
93,55
95,70
94,75
91,40
92,10
93,45
90,50
85,10
80,75
101,15
102,20
99,90
99,20
100,60
101,45
96,65
95,80
96,75
95,80
90,95
85,65
81,80
80,55
77,60
24 h
103,70
105,20
104,10
106,25
106,35
103,35
101,05
100,45
99,10
96,25
91,10
86,70
83,10
81,65
Obr. 2. Závislost součinitele přímého odtoku na srážkovém úhrnu
v horním povodí Křemžského potoka zjištěná vyhodnocením povodně
7. srpna 2002
Vyhodnocení povodně z 11.–12. srpna 2002
Údaje o srážce uvádí tabulka 4 a o průtoku ve stanici Blanický Mlýn
obr. 4. Hydrogram má v prvních hodinách povodně obdobný tvar jako
hydrogram povodně ze 7. srpna 2002. Zjevný vzestup průtoku nastal
11. 8. v 19:00 h, tj. v době, kdy již pršelo 4 h a za tu dobu napršelo
9,2 mm (tabulka 4). Déšť od 13. do 15. h byl velmi malý a nezpůsobil
povrchový odtok.
Při hodnocení povodně postupujeme stejným způsobem jako v před­
chozím případě. Nejdříve stanovíme dobu koncentrace porovnáním tvaru
povodňové vlny s časovým průběhem srážky. Povodňová vlna má tvar,
který vnucuje domněnku, že doba koncentrace činila 17 h. Déšť, který
vyvolal povrchový odtok, nastal po 15. h a kulminace průtoku se dosta­
Obr. 3. Závislost součinitele přímého odtoku ko na srážkovém úhrnu
v horním povodí Blanice nad stanicí Blanický Mlýn za povodně 7. srpna
2002
13
vila v 8:00 h. Povodňová vlna má příliš ostrý Tabulka 3. Vypočtené součinitele přímého odtoku ko ze změřených srážek a průtoků v profilu
= 23 h, Hk = 101,1 mm, a = 0,370
tvar kolem kulminačního průtoku a neodpovídá Blanický Mlýn (Blanice) za deště 6.–8. 8. 2002, kdy
průběhu srážky. Na jejím formování se musela
Doba doÚhrn
Plocha
Změřené
Změřené
Čas
podílet vlna způsobená prolomením překážky,
Datum
toku
srážky
odtoku
Ht
Q
ko
která zadržovala větší množství vody. Za první
2
h:min
h
mm
km
mm
m3/s
povodně byla doba koncentrace 23 h a při této
6. 8. 2002
21:00
5,0
22,25
8,7
22,25
0,30
0,028
druhé byl základní průtok v tocích, a tím i rych­
22:00
6,0
28,95
11,87
28,95
0,70
0,044
lost vody podstatně větší, povodí bylo vydatně
23:00
7,0
34,20
15,06
34,20
1,6
0,078
nasyceno předchozí srážkou, intenzita srážky
24:00
8,0
37,90
18,11
37,90
3,1
0,130
byla v době od 3:00 h do 7:00 h vydatná a doba
7. 8. 2002
1:00
9,0
41,20
21,25
41,20
4,4
0,163
2:00
10,0
46,50
25,08
46,50
6,0
0,185
koncentrace musela být zákonitě kratší.
3:00
11,0
52,35
29,27
52,35
8,0
0,206
Hydrologické hodnocení s dobou koncentrace
4:00
12,0
57,25
33,39
57,25
9,7
0,219
17 h ukázalo, že průběh sedmnáctihodinových
5:00
13,0
59,80
36,97
59,80
11,0
0,233
úhrnů nesouhlasí s průběhem hydrogramu. Roz­
6:00
14,0
61,65
40,43
61,65
13,1
0,265
pory mezi úhrnem srážky a hydrogramem povod­
7:00
15,0
64,05
44,15
64,05
15,6
0,298
ně se vyskytly již v počátku povodně, a to v čase
8:00
16,0
69,95
47,96
69,95
19,5
0,335
od 19:00 h 11. 8. 2002 do 2:00 h 12. 8. 2002,
9:00
17,0
73,90
53,75
73,90
28,0
0,431
0,450
10:00
18,0
79,65
59,08
79,65
32,7
kdy se vyskytovaly nereálné hodnoty součinitele
11:00
19,0
87,30
65,29
87,30
34,4
0,413
přímého odtoku a v 1:00 h a ve 2:00 h dokonce
12:00
20,0
92,50
70,74
92,50
34,8
0,383
překročily hodnotu 1.
13:00
21,0
97,50
76,26
97,50
36,1
0,367
Výpočet úhrnu srážek pro různé doby koncen­
14:00
22,0
98,80
80,43
98,80
37,5
0,374
trace ukázal, že nejlepší shodu mezi průběhem
15:00
23,0
101,15
85,51
101,1
38,9
0,373
srážky a hydrogramem povodně vykazuje doba
102,2
0,392
16:00
23,0
103,70
85,51
41,4
koncentrace 14 h. Tabulka 5 uvádí pro datum
17:00
23,0
106,70
85,51
99,90
40,5
0,393
18:00
23,0
110,90
85,51
99,20
38,9
0,380
a čas dobu dotoku a úhrn srážky. Době koncen­
19:00
23,0
117,95
85,51
100,60
37,1
0,357
trace 14 h odpovídá srážkový úhrn 70,70 mm.
20:00
23,0
123,70
85,51
101,45
37,1
0,354
Uvedené hodnoty dovolují vypočítat ze vztahu
21:00
23,0
125,60
85,51
96,65
37,8
0,379
(1-3) koeficient a = 0,7264.
22:00
23,0
130,00
85,51
95,80
39,7
0,401
V tabulce 5 jsou vypočtené plochy odtoku ze
23:00
23,0
134,65
85,51
96,75
43,8
0,438
vztahu (1-2) a součinitele přímého odtoku ze
24:00
23,0
137,00
85,51
95,80
47,1
0,476
změřeného průtoku a úhrnu srážky ze vztahu
8. 8. 2002
1:00
23,0
137,45
85,51
90,95
46,6
0,496
(1-1). Za změřený průtok Q se uvažuje změřený
2:00
23,0
138,00
85,51
85,65
44,9
0,508
3:00
23,0
139,05
85,51
81,80
42,3
0,500
průtok ve stanici snížený o základní průtok. Ten
4:00
23,0
140,35
85,51
80,55
39,3
0,472
v daném případě činil 3 m3/s.
Tabulka 5 dokládá, že součinitel přímého
odtoku dosahoval překvapivě vysokých hodnot
již při malém úhrnu srážky. Velké průtoky vyvolala Tabulka 4. Hodinové úhrny srážek (v mm) ve stanicích a v průměru na povodí (čas SELČ)
již malá srážka. Odlišnost velikosti odtoku pro­
Datum
Čas
Čas
Datum
11.–12. srpna 2002
12.–13. srpna 2002
zrazuje porovnání tabulek 3 a 5. Za srážkového
Ktiš-TisZbytiny
Povodí
Ktiš-TisZbytiny
Povodí
úhrnu 22,25 mm se 6. srpna zvýšil průtok ve
Blanice
Blanice
ovka
ovka
3
3
stanici o 0,3 m /s a 11. srpna o 10 m /s.
11. 8.
12. 8.
8:00
0
0,1
0,05
8:00
4,5
1,5
3,0
V grafu na obr. 5 jsou vyneseny hodnoty
9:00
0
0,3
0,15
9:00
3,6
2,4
3,0
10:00
0
0
0
10:00
0,1
2,2
1,15
součinitele přímého odtoku z tabulky 5 pro
11:00
0
0
0
11:00
5,2
3,1
4,15
nízké srážkové úhrny. V intervalu srážkového
12:00
0
0
0
12:00
4,4
2,1
3,25
úhrnu 23 až 32 mm jsou zcela rozdílné hodnoty,
13:00
0,1
0,3
0,2
13:00
1,5
2,6
2,05
a to od 0,47 po 0,90. To vyvolává pochybnost
14:00
0,2
0,9
0,55
14:00
2,7
2,2
2,45
o správném určení plochy odtoku. Pokus upra­
15:00
0,7
1,7
1,2
15:00
3,1
2,2
2,65
vit plochy odtoku jejich vyhlazením nepřinesl
16:00
1,0
8,9
4,95
16:00
3,0
1,6
2,3
žádoucí úspěch, jak ukazují čtvercové značky
17:00
5,2
1,3
3,25
17:00
2,4
2,1
2,25
v grafu. Problém je zřejmě v něčem jiném. Druhá
18:00
0
0,8
0,4
18:00
3,2
4,2
3,7
19:00
0,5
0,7
0,6
19:00
4,7
4,3
4,5
povodeň přišla čtyři dny po první a koryto toku
20:00
0
6,8
3,4
20:00
3,3
1,7
2,5
bylo na mnoha místech ucpáno padlými stromy.
21:00
0,6
8,2
4,4
21:00
1,2
2,7
1,95
Kapacita koryta byla nižší a docházelo k rozlivu
22:00
6,0
7,0
6,5
22:00
3,0
5,0
4,0
do inundačního území. Změřený průtok neodpo­
6,7
5,6
23:00
9,1
4,7
6,9
23:00
4,5
vídal přítoku z povodí, ale byl menší. Povodňový
24:00
1,8
0,9
1,35
24:00
5,3
3,1
4,2
3
průtok o velikosti kolem 30 m /s dal překážky
12. 8.
13. 8.
1:00
0,4
0,2
1:00
3,8
2,5
3,15
v toku do pohybu, kapacita koryta se zvětšila,
2:00
2,0
3,8
2,9
2:00
4,5
3,2
3,85
3:00
5,6
13,7
9,65
3:00
5,3
2,1
3,7
rozliv se zmenšil a součinitel přímého odtoku
12,3
14,85
4:00
17,4
4:00
3,0
3,0
3,0
dosáhl hodnoty 0,9.
5:00
7,7
15,0
11,35
5:00
2,6
4,8
3,7
Přes velký rozptyl hodnot lze tvrdit, že souči­
6:00
7,0
19,8
13,4
6:00
3,2
2,1
2,65
nitel přímého odtoku dosáhl maximální možné
7:00
8,6
13,9
11,25
7:00
3,1
0,6
1,85
hodnoty při srážkovém úhrnu kolem 35 mm.
68,8
126,6
97,5
83,4
66,0
74,7
Σ mm/den
Σ mm/den
K úplnému nasycení povodí došlo při podstatně
Ø úhrn mm/h
4,76
Ø úhrn mm/h
3,48
nižším srážkovém úhrnu než při první povodni.
Projevil se vliv nasycenosti předchozí srážkou.
V 5:00 h 12. 8. 2002 nastal odtok z celého povodí. Doba dotoku
základním průtokem celkem 159,3 m3/s. Hodnota neuvažuje s tlumením
dosáhla doby koncentrace a plocha odtoku je od této doby jednoznač­
rozlivem.
ná. Průtok vody je v té době velký – 51,1 m3/s a součinitel přímého
Vyhodnocení povodně ze 6.–7. září 2007
odtoku naopak nízký – jen 0,426. Nízká hodnota souvisí s rozlivem
do inundačního území a je účelné se této problematice v budoucnosti
Třetí povodňová událost se na horní Blanici vyskytla 6.–7. září 2007.
věnovat. Vlivu rozlivu na velikost a průběh povodně se dosud hydrologie
V době povodně byla mimo provoz srážkoměrná stanice v Tisovce. Proto
věnovala jen okrajově.
jsme využili údajů ze stanic Husinec, České Budějovice a Černá v Pošu­
V tabulce 5 se v čase 7:00 h a 8:00 h vyskytují hodnoty ko větší než
maví. Mapa denních úhrnů srážky v ČR, vydaná ČHMÚ 7. září 2007,
jedna. Hodnoty dokladují zvětšení průtoku, které ale nezpůsobila dešťová
potvrzovala rovnoměrnost rozdělení srážky v území vymezeném těmito
srážka. Zvětšení průtoku musela způsobit průtoková vlna, která vznikla
stanicemi. Hodinové úhrny srážky v povodí horní Blanice, stanovené
protržením překážky zadržující větší množství vody. Další průzkum se
z uvedených stanic, přináší tabulka 6. Srážka byla regionální, trvala
zaměří na zjištění této okolnosti.
27 h a měla malou intenzitu. Podobala se srážkám předchozích dvou
Podle tabulky 5 by se měl maximální průtok způsobený deštěm
povodní, jen byla kratší.
vyskytovat v 9:00 h, kdy čtrnáctihodinový srážkový úhrn dosáhl nejvyšší
Průtoky vody ve stanici Blanický Mlýn dokumentuje obr. 6. Zvýšení
hodnoty. Podle vztahu (1-1) by průtok měl činit 156,3 m3/s a spolu se
průtoku nastalo v 8:00 h a kulminace se dostavila ve 23:00 h.
14
Hodnocení povodně postupuje podle popsa­
né metodiky. Dobu koncentrace určuje shoda
tvaru povodňové vlny s časovým průběhem
srážky. Hydrogram povodně má jednoduchý
tvar s jasnou kulminací a hledá se časová
řada úhrnu srážek s dobou koncentrace, která
dosahuje maximálního úhrnu ve 23:00 h, kdy
povodeň kulminuje. Tabulka 7 přináší časový
vývoj srážkového úhrnu pro různé doby koncen­
trace. Největšího úhrnu ve 23:00 h dosahují
úhrny hned pro tři doby koncentrace: pro 21,
23 a 24 h. U povodně 7.–8. srpna 2002 jsme
odvodili dobu koncentrace 23 h. Srážka 5. až
6. září 2007 má o málo menší intenzitu, a proto
nejdříve zvolíme dobu koncentrace 24 h.
Tabulka 8 uvádí pro datum a čas dobu dotoku
a úhrn srážky. Době koncentrace 24 h odpovídá
srážkový úhrn 72,21 mm. Uvedené hodnoty
dovolují vypočítat ze vztahu (1-3) koeficient
a (a = 0,4193). V tabulce 8 jsou vypočtené
plochy odtoku ze vztahu (1-2) a ze změřeného
průtoku a úhrnu srážky ze vztahu (1-1) součini­
tele přímého odtoku. Za změřený průtok Q se
uvažuje průtok odečtený ve stanici a snížený
o základní průtok. Ten v daném případě činil
0,2 m3/s.
Vypočtené hodnoty součinitele přímého
odtoku jsou vyneseny do grafu na obr. 7 a jsou
zobrazeny kosočtvercovými značkami. Po sráž­
kovém úhrnu 72,2 mm přestávají hodnoty ko
růst a zůstávají na úrovni okolo hodnoty 0,51.
V té době již průtok vody ve stanici překročil
hodnotu 33 m3/s a nastal rozliv do inundačního
území. Voda se zadržovala v inundačním území
a docházelo k tlumení průtoku.
Mezi srážkovým úhrnem 60 a 70 mm vykazují
hodnoty ko prudký vzestup, který musel zákonitě
pokračovat až do dosažení maximální možné
hodnoty. V grafu na obr. 7 jsou odvozené hod­
noty součinitele přímého odtoku ko zobrazeny
kruhovými značkami. Maximální hodnota je
dosažena při srážkovém úhrnu 80 mm. Graf je velmi podobný grafu na obr. 3, který
je výsledkem hodnocení povodně 7. srpna
2002. Grafy mají dvě odlišnosti. Za povodně
7. září 2007 jsou za malých srážkových úhrnů
vyšší hodnoty ko a vzhledem k větší kapacitě
koryta jsou hodnoty ko ovlivněné rozlivem vyšší.
Inundační území je méně využito. Vyšší hodnoty
součinitele ko za malých úhrnů srážky zřejmě
souvisejí se stavem travního porostu. Začátkem
září je travní porost jiný než začátkem srpna
a louky jsou v září již posečené, a je z nich tedy
větší odtok.
Diskuse výsledků
Hodnocení povodní založené na určování sou­
činitele přímého odtoku ko přináší nové pohledy
na srážkoodtokový proces a zdá se, že nabízí
Obr. 4. Průtoky vody ve stanici Blanický Mlýn v době povodně 11.–12. srpna 2002
Tabulka 5. Vypočtené součinitele přímého odtoku ko ze změřených srážek a průtoků v profilu
= 14 h, Hk = 70,7 mm, a = 0,7264
Blanický Mlýn za deště 11.–12. 8. 2002, kdy
Čas
h:min
Doba
dotoku
h
Úhrn
srážky
mm
Plocha
odtoku
km2
Změřené
Ht
mm
Změřené
Q
m3/s
ko
19:00
20:00
21:00
22:00
23:00
24:00
1:00
2:00
3:00
4:00
5:00
6:00
7:00
8:00
9:00
10:00
11:00
12:00
13:00
14:00
15:00
16:00
17:00
18:00
19:00
20:00
21:00
22:00
23:00
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
9,0
10,0
11,0
12,0
13,0
14,0
14,0
14,0
14:0
14,0
14,0
14,0
14,0
14,0
14,0
14,0
14,0
14,0
14,0
14,0
14,0
14,0
14,0
14,0
9,20
12,60
17,00
23,50
30,40
31,75
31,95
34,85
44,50
59,35
70,70
84,10
95,35
98,35
101,35
102,50
106,65
109,90
111,95
114,40
117,05
119,35
121,60
125,30
129,80
132,30
134,25
138,25
143,85
8,81
12,89
17,97
24,64
32,03
36,83
41,05
47,16
58,13
72,73
85,51
85,51
85,51
85,51
85,51
85,51
85,51
85,51
85,51
85,51
85,51
85,51
85,51
85,51
85,51
85,51
85,51
85,51
85,51
9,20
12,60
17,00
23,50
30,40
31,75
31,95
34,85
44,50
59,35
70,70
79,15
87,15
89,75
92,15
89,90
89,65
86,40
81,55
82,65
85,10
84,50
77,10
65,95
54,80
47,95
37,05
27,75
28,75
1,6
3,0
6,1
10,8
17,3
25,8
32,9
33,6
35,7
38,5
51,1
88,6
154,2
199,2
150,0
107,0
70,5
54,8
48,4
45,2
42,9
40,3
38,5
37,6
36,4
36,4
35,7
36,0
36,8
0,284
0,332
0,431
0,470
0,512
0,715
0,903
0,810
0,596
0,417
0,426
0,660
1,043
1,308
0,959
0,702
0,464
0,374
0,350
0,322
0,297
0,281
0,294
0,336
0,392
0,447
0,568
0,765
0,754
Datum
11. 8. 2002
12. 8. 2002
Obr. 5. Hodnoty součinitele přímého odtoku pro nízké srážkové úhrny
z tabulky 5
Obr. 6. Průtoky vody ve stanici Blanický Mlýn v době povodně 6. až 7. září 2007
15
možnosti podrobného hodnocení odtokových Tabulka 6. Hodinové úhrny srážky v povodí horní Blanice 5. a 6. září 2007
poměrů v povodí. Hodnoty součinitele ko jsou
Čas
Srážky
Úhrn srážky
Čas
Srážky
Úhrn srážky
závislé na srážkovém úhrnu, v průběhu srážky
Datum
Datum
v povodí
v povodí
výrazně rostou a dosahují až maximální možné
h:min
mm
mm
h:min
mm
mm
hodnoty. V povodí Křemžského potoka dosáhl
5. 9. 2007
6. 9. 2007
21:00
0,07
12:00
3,0
34,49
součinitel ko maximální hodnoty při srážkovém
22:00
0,37
0,44
13:00
3,67
38,16
23:00
0,27
0,71
14:00
5,0
43,16
úhrnu 126 mm, ale při bezprostředně následné
24:00
1,13
1,84
15:00
5,0
48,16
povodni už při úhrnu 55 mm. V horním povodí
6. 9. 2007
1:00
1,27
3,11
16:00
5,33
53,49
Blanice stav úplného nasycení povodí nastal při
2:00
0,67
3,78
17:00
3,67
57,16
mnohem nižších hodnotách srážkového úhrnu.
3:00
2,20
5,98
18:00
3,67
60,83
Za povodní 7. srpna 2002 a 6. září 2007 to bylo
4:00
2,17
8,15
19:00
3,33
64,16
za srážkového úhrnu kolem 80 mm a za povodně
5:00
2,67
10,82
20:00
3,33
67,49
12. srpna 2002 za úhrnu kolem 35 mm. Na
6:00
1,67
12,49
21:00
2,33
69,82
7:00
3,33
15,82
22:00
1,77
71,59
vysvětlení odlišnosti se zaměří další výzkum.
8:00
4,67
20,49
23:00
1,33
72,92
Hodnoty součinitele přímého odtoku vypoč­
9:00
4,67
25,16
24:00
1,0
73,92
tené ze změřené srážky a změřeného průtoku
7. 9. 2007
10:00
3,00
28,16
1:00
0
pomocí vztahu (1-1) nedosahují hodnoty blízké
11:00
3,33
31,49
2:00
0
1, ač je průkazné, že ve vztahu k odtoku z povodí
bylo této hodnoty dosaženo. Vypočtená hodnota
Tabulka 7. Časový vývoj srážkového úhrnu pro různé doby koncentrace
součinitele je ovlivněna snížením měřeného průtoku rozlivem. Hodnoty
Hk v mm pro
ko jsou za tohoto stavu proměnlivé a často překvapivě velmi nízké. Další
Datum
Čas
výzkum se zaměří na vyjasnění této okolnosti.
20 h
21 h
22 h
23 h
24 h
6. 9. 07
19:00
63,45
V tabulce 8, která dokumentuje povodeň ze 6. září 2007, jsou hodnoty
20:00
65,65
66,78
ko vyšší než v tabulce 3, která hodnotí téměř stejnou povodeň ze 7. srpna
21:00
66,71
67,81
69,11
2002. Na toku zřejmě došlo ke změnám, které přinesly zmenšení objemu
22:00
67,81
68,31
69,75
70,88
zadržované vody v rozlivu.
23:00
66,94
68,97
69,81
71,08
72,21
Za povodně 12. srpna 2002 dosahuje součinitel přímého odtoku ko
24:00
65,77
66,77
70,14
70,81
72,08
hodnoty 1,308, viz tabulku 5. Hodnota prozrazuje, že extrémní průtok
7. 9. 07
1:00
65,60
67,94
70,14
70,81
nebyl způsoben srážkou, ale nějakou průvalovou událostí na toku.
2:00
65,77
67,94
70,14
3:00
63,1
63,74
67,94
Vyhodnocení povodní na horní Blanici přináší poznatky, které vyžadují
širší faktografickou dokumentaci a hlubší rozbor. Potřebná fakta a roz­
bory přinese článek „Poznatky z povodní na horní Blanici“, který bude
zveřejněn v tomto časopise.
Výzkum se provádí v rámci výzkumného záměru MZP0002071101
– Výzkum a ochrana hydrosféry.
Literatura
Matoušek, V. Vývoj součinitele přímého odtoku za déletrvajícího deště. In Broža, V.
a Jakubíková, A. Workshop Adolfa Patery 2005 – Extrémní hydrologické jevy v povodích.
Praha, 8. 11. 2005. Praha : ČVUT Praha, Fakulta stavební a ČVTVHS, 2005, s. 62–70.
ISBN 80-01-03325-2.
Matoušek, V. Hydrologické hodnocení povodní z regionálních dešťů na malých povodích.
In Broža, V. a Jakubíková, A. Workshop Adolfa Patery 2008 – Extrémní hydrologické jevy
v povodích. Praha, 4. 11. 2008. Praha : ČVUT Praha, Fakulta stavební a ČVTVHS, 2008.
Ing. Václav Matoušek, DrSc.
VÚV T.G.M., v.v.i.
tel.: 220 197 382
vaclav_matouš[email protected]
Příspěvek prošel lektorským řízením.
Obr. 7. Závislost součinitele přímého odtoku na srážkovém úhrnu v pov­
odí Blanice nad stanicí Blanický Mlýn za povodně 6. září 2007
Key words
regional rainfall, rainfall-runoff process, flood, coefficient of direct runoff,
water retention of soil, flood damping
Tabulka 8. Vypočtené součinitele přímého odtoku ko ze změřených srážek a průtoků v profilu
= 24 h, Hk = 72,21 mm, a = 0,4193
Blanický Mlýn za deště 6.–7. 9. 2007, kdy
Hydrological evaluation of floods on the
upper Blanice catchment (Matoušek, V.)
Datum
A hydrological evaluation of three flood
events is carried out for the catchment of the
upper reach of the Blanice River. The catchment is equipped with two precipitation gauge
stations and one flow-rate station. The evaluation is done using the methodology based on
the determination of the coefficient of direct
runoff from measured precipitation heights
and flow rates. A value of the coefficient
increases with the precipitation height. In
the observed catchment of the upper Blanice
River it reaches its maximum value (i.e. the
value near one) at the precipitation height
of about 80 mm. If the catchment has been
saturated by a previous rainfall, then the
height at which the maximum value of the
coefficient is reached drops to say 35 mm.
Moreover, the coefficient values obtained for
different conditions provide information on
the run-off properties of the catchment and
draw attention to both the abnormality of the
observed flood hydrograph and the changes
in the run-off quantity.
Čas
h:min
6. 9. 2007
7. 9. 2007
8:00
9:00
10:00
11:00
12:00
13:00
14:00
15:00
16:00
17:00
18:00
19:00
20:00
21:00
22:00
23:00
24:00
1:00
2:00
3:00
Doba dotoku
h
9,0
10,0
11,0
12,0
13,0
14,0
15,0
16,0
17,0
18,0
19,0
20,0
21,0
22,0
23,0
24,0
24,0
24,0
24,0
24,0
Úhrn
srážky
mm
19,91
24,45
27,45
30,78
33,78
37,45
42,45
47,45
52,78
56,45
60,12
63,45
66,78
69,11
70,88
72,21
73,21
Plocha
odtoku
km2
16,84
20,73
24,16
27,91
31,68
35,92
40,98
46,21
51,78
56,70
61,77
66,80
71,95
76,68
81,19
85,51
85,51
85,51
85,51
85,51
Změřené
Ht
mm
19,91
24,45
27,45
30,78
33,78
37,45
42,45
47,45
52,78
56,45
60,12
63,45
66,78
69,11
70,88
72,21
72,08
70,81
70,14
67,94
Změřené Q
m3/s
ko
0,22
0,57
1,55
3,21
4,70
5,70
7,14
8,28
9,88
11,66
14,25
17,55
22,02
32,22
35,96
38,02
37,16
35,96
34,26
32,22
0,021
0,040
0,093
0,161
0,206
0,214
0,222
0,218
0,221
0,236
0,262
0,298
0,346
0,482
0,517
0,532
0,521
0,513
0,494
0,479
16
VLIV VYBRANÝCH EKOLOGICKÝCH
ZÁTĚŽÍ NA TOK LABE
Pavel Eckhardt
Klíčová slova
odpadní vody, vzorkování, znečištění, podzemní vody, povrchové vody,
monitoring jakosti vody
Souhrn
Článek shrnuje výsledky výzkumu problematiky významných ekologických zátěží chemických podniků v blízkosti toku Labe a vlivu těchto
zátěží na kvalitu vod.
Úvod
V posledních pěti letech byl ve Výzkumném ústavu vodohospodářském
T. G. Masaryka v oddělení hydrogeologie a ekologických zátěží v rámci Pro­
jektu Labe zkoumán vliv významných ekologických zátěží na tok Labe.
Ekologická zátěž představuje úroveň znečištění, kdy nelze vyloučit
negativní účinky na zdraví člověka nebo jednotlivé složky životního
prostředí. Většinou jde o místa znečištění horninového prostředí, souvi­
sející s únikem závadných látek např. při haváriích, ze starých skládek
či výrobních a skladových areálů. V ČR byly v oblasti ekologických zátěží
do roku 1989 řešeny v podstatě pouze případy zjevných havárií. Po
tomto roce urychlila odstraňování ekologických zátěží nová legislativa
a finančně byl tento proces podpořen především prostředky z privatizace.
V ČR se nachází v povodí Labe odborným odhadem okolo deseti tisíc
lokalit ekologických zátěží. Část z nich může negativně působit na tok
Labe zejména kontaminací povrchových vod, sedimentů a živých orga­
nismů. Zatímco vliv přímého vypouštění do toků je poměrně důkladně
sledován a zpoplatněn, vliv ekologických zátěží často uniká pozornosti
či není kvantifikován.
Metodika
Kontaminace z ekologických zátěží se dostává do vod Labe nejběžněji
povrchovou, podzemní a odpadní vodou. Šíření znečištění prostřednic­
tvím povrchové vody představuje hlavní cestu znečištění toku Labe
z ekologických zátěží. Většinou k tomu dochází nepřímo, přítoky Labe.
Zanedbatelná není ani cesta přímého rozplavování či vyluhování znečiš­
těných zemin či sedimentů povrchovou vodou Labe a dále šíření cestou
splachů znečištění z okolí toku Labe.
Kontaminace podzemních vod z ekologických zátěží zasahuje převážně
mělkou zvodeň. Přímé ohrožení kvality vod Labe podzemními vodami
představují ekologické zátěže tam, kde je Labe drenážní bází území.
V rámci Projektu Labe bylo podchyceno a charakterizováno 192 tako­
výchto lokalit. Z nich byly dalším šetřením k podrobnějším průzkumům
vybrány čtyři závažné, a to Alliachem, a. s., OZ Synthesia u Pardubic,
Spolchemie, a. s., Ústí nad Labem, Spolana, a. s. Neratovice a Lučební
závody Draslovka, a. s., Kolín. Jde o rozsáhlé areály s chemickou výro­
bou, dlouhou historií produkce a prokázaným silným znečištěním širokou
škálou látek, kde likvidace ekologických zátěží dosud nebyly dokončeny.
Pokusili jsme se kvantifikovat přísun vybraných kontaminantů podzemní
vodou mělké zvodně do toku Labe a u vybraných látek jsme ověřili stupeň
kontaminace zájmových areálů a jejich okolí.
V rámci Projektu Labe byly pro zájmová území sestaveny a ověřeny
komplexní matematické modely proudění podzemních vod mělké zvodně
a transportu vybraných kontaminantů podzemní vodou do toku Labe a jeho
přítoků. Zátěž Labe byla vyčíslena pro kontaminanty, pro které se podařilo
získat dostatek dat. Do povrchové vody jsou kontaminanty transportovány
vlivem drenáže podzemní vody mělké zvodně. Celková zátěž toku Labe je
v modelovém případě dána součtem zátěže Labe a jeho přítoků. Velikost
drenáže podzemní vody do Labe z oblasti zájmových území nelze vzhledem
k výši průtoků relevantně přímo měřit, matematické modely umožnily
vyčíslení příronu podzemní vody v jednotlivých úsecích toků.
Vynásobením dat o drenáži podzemní vody (model) údaji koncentrací
břehových čar (získány empirickou interpolací) byl vypočten hmotnostní
tok bilancovaných kontaminantů do vodotečí. Tam, kde to bylo možné,
bylo provedeno porovnání měřených a modelových koncentrací. Z bilan­
covaných kontaminantů jsou do vodotečí nejvíce drénovány chloridy
a sírany, hmotnostní tok závadných organických látek je nižší, avšak
často značně závažnější.
Modely lze využít pro analýzu plošného rozložení průtoků podzemní
vody, pro výpočet rychlostí proudění podzemní vody a postupových rych­
lostí kontaminantů, lze předpovídat i dopady sanačních opatření. Výpočty
byly provedeny na bázi stacionární simulace – pro průměrné podmínky
proudění podzemních vod v zájmovém území. Skutečné hodnoty nátoku
kontaminantů do Labe závisí na aktuální situaci, jsou přírodně i antropo­
genně ovlivněné a kolísají okolo vypočtených průměrných hodnot.
Zkoumané lokality
Areál Spolany Neratovice leží přímo u Labe, na obou jeho březích. Hlav­
ní část podniku (výroba, administrativa, čistírna odpadních vod, teplárna
atp.) je soustředěna na levém břehu, doplňkové provozy (skládkové hos­
podářství) se nacházejí na pravém břehu Labe. Plocha areálu činí 262,5
ha. Hlavní oblastí činnosti Spolany je chemická výroba. Ta byla v lokalitě
zahájena v roce 1898, její podstatný rozvoj začal po roce 1939.
Odpadní vody podniku byly čištěny na centrální mechanicko-biologické
čistírně, společně s odpadními vodami městské kanalizace Neratovice
a několika menších podniků. Voda z čistírny byla dočišťována v odkališti
na pravém břehu Labe. Část této vody dotuje mělkou zvodeň podzemních
vod, část je po smíšení s dalšími zdroji vod vypouštěna do Labe.
V lokalitě jsou vyvinuty dvě významné zvodně – mělká v nezpevněných
kvartérních sedimentech a hlubší v pískovcích cenomanu. Kvartérní
kolektor je většinou tvořen dobře průlinově propustnými fluviálními
sedimenty. Hlubší zvodeň má artésky napjatou hladinu podzemní vody,
která brání výraznějšímu pronikání kontaminace.
Areál Spolany leží v záplavovém území cca 9 km před soutokem Labe
s Vltavou. Lokalitu odvodňuje jednak přímo řeka Labe, na levém břehu
také Obtočná (Libišská) strouha, na pravém břehu Košátecký potok.
Hydrologický režim je značně ovlivněn jezovými stupni. Lokalita byla v roce
2002 zaplavena katastrofální povodní, došlo k rozsáhlým havarijním
únikům kontaminantů do Labe.
Kvalita okolních povrchových i podzemních vod je pravidelně monito­
rována (např. [2]), voda Obtočné strouhy překračovala limitní hodnoty
koncentrace dichlorethanu, amonných iontů a chloridů.
Protože v historii podniku byla vyráběna a užívána široká škála látek,
je i skladba ekologických zátěží značně pestrá. V areálu Spolany se jako
nejvýznamnější jeví kontaminace horninového prostředí a stavebních
materiálů látkami skupiny PCDD/F (dále jen dioxiny), rtutí, chlorovanými
alifatickými uhlovodíky a chlorovanými organickými pesticidy.
Sanace ekologické zátěže je řešena na základě smlouvy s Fondem
národního majetku ČR z roku 1994, očekávané náklady převyšují
4 miliardy Kč. Byly provedeny průzkumy znečištění, zpracována analýza
rizika [1]. Dosud byla ukončena sanace skládky nebezpečného odpadu
(geokontejnment) a objektů kontaminovaných dioxiny.
V oblasti starého závodu Spolany (jihovýchodní část levobřežního
areálu) ležely budovy kontaminované dioxiny. Kontaminace těmito silně
toxickými látkami byla prokázána ve třech objektech. Ke kontaminaci
došlo v šedesátých letech vedlejšími reakcemi při výrobě chlorovaných
pesticidů. V roce 1968 byly všechny tři kontaminované provozy zastaveny
a objekty uzavřeny. Sanace prvního objektu proběhla solidifikací, k sanaci
zbylých dvou objektů byla použita metoda BCD. Mimo to se zde v blíz­
kosti Labe nachází ohnisko znečištění toluenem a byl zjištěn i významný
výskyt chlorovaných pesticidů. Horninové prostředí pod objektem staré
amalgámové elektrolýzy na levém břehu Labe obsahuje cca 25 tun rtuti,
zeminy jsou též kontaminovány pesticidy.
V areálu petrochemie v severozápadní části levobřežního závodu
bylo zjištěno rozsáhlé znečištění chlorovanými alifatickými uhlovodíky.
Kontaminace pokračuje dále k severozápadu mimo areál závodu do
oblasti Černínovska (přírodní rezer vace se slepým ramenem v nivě
Labe). V severní části levobřežního areálu ležela ohniska kontaminace
podzemních vod chloridy, sírany a amonnými ionty. Centra kontaminace
se postupně posunují ve směru proudění podzemních vod a v některých
případech již opustila areál.
Obtočná (Libišská) strouha odvodňuje západní část levobřežního areálu
Spolany. Jde o umělý vodní tok, který vznikl po výstavbě jezů na Labi.
Protéká okolo obce Libiš, do Labe ústí pod jezem v Obříství. Strouha
obsahuje kontaminované sedimenty, které byly sanačně těženy.
Obr. 1. Zkoumané významné ekologické zátěže v blízkosti Labe
17
Modelovým řešením byla zátěž Labe v oblasti Spolany vyčíslena pro
13 kontaminantů. Celková zátěž toku Labe je v tomto modelovém případě
dána součtem zátěže Labe, Košáteckého potoka a Obtočné strouhy.
Z bilancovaných kontaminantů jsou do vodotečí nejvíce drénovány
chloridy a sírany (oba mírně přes 10 g/s), z organických látek zejména
jednotlivé chlorované alifatické uhlovodíky a aromáty (mj. cca 20 mg/s
1,2‑dichlorethanu). Kontaminanty zatěžují zejména Obtočnou strouhu,
ve které je významná část průtoku tvořena původně kontaminovanou
podzemní vodou lokality. U síranů, chloridů, chlorovaných uhlovodíků
a jednoduchých aromátů vychází poměrně dobrá shoda měřených a vypoč­
tených koncentrací. V Košáteckém potoce a zejména v Labi jsou dopady
drenáže kontaminantů na kvalitu povrchové vody vzhledem k velikosti
průtoků výrazně menší.
V lokalitě proběhl v rámci Projektu Labe průzkum kontaminace poly­
chlorovanými bifenyly a organickými pesticidy. Polychlorované bifenyly
(PCB) byly ve spolupráci s ČIŽP vybrány, neboť areál a jeho okolí byly
v tomto směru po povodni nedostatečně prozkoumány. Chlorované
organické pesticidy byly k bližšímu průzkumu vybrány, protože ve Spola­
ně v minulosti probíhala jejich výroba. V rámci terénního průzkumu bylo
odebráno celkem 19 vzorků zemin a sedimentů z připovrchové zóny
z areálu Spolany a okolí, část vzorků jako pozadí z okolních obcí. V areálu
Spolany byla vzorkována především místa, která mohla být potenciálně
kontaminována PCB. Nejvyšší obsah PCB byl zjištěn v severní části are­
álu u budovy, kde byl v minulosti instalován systém s teplonosným
médiem obsahujícím PCB. Analýza vzorku vykázala obsah sumy sedmi
kongenerů PCB v hodnotě 25,6 mg/kg sušiny, s převahou výše chloro­
vaných kongenerů 138, 153 a 180. Obsahy PCB se u ostatních vzorků
pohybovaly v desetinách a setinách mg/kg v sušině, řádově shodně
s obsahy v sedimentech Labe. Z výsledků průzkumu vyplývá, že areál
Spolany není a nebyl ani v průběhu povodně významným regionálním
zdrojem znečištění PCB.
Zjištěné obsahy chlorovaných pesticidů v levobřežním areálu Spolany
byly relativně vysoké, pohybovaly se jak u HCH, tak u HCB a DDT v jed­
notkách až desítkách mg/kg sušiny. Kontaminace chlorovanými pesticidy
areálu je plošně poměrně rozsáhlá a intenzivní, zahrnuje oblasti starého
závodu, petrochemie i staré elektrolýzy. Ze zjištěných hodnot kontamina­
ce vyplývá, že areál byl s největší pravděpodobností při povodni zdrojem
chlorovaných organických pesticidů. Ty se mohou v současnosti dostávat
z areálu Spolany do Labe např. procesy vodní a větrné eroze.
Areál chemického podniku Synthesia u Pardubic (nyní průmyslový
areál Pardubice-Semtín) je na pravém břehu Labe, západoseverozápadně
od města Pardubic. Lokalita skládkového areálu Synthesia, která leží
nejblíže toku Labe, se rozkládá jižně a jihozápadně od výrobního závodu
Synthesie v Rybitví.
Areál leží v severozápadní průmyslové zóně Pardubic, v katastru obcí
Semtín a Rybitví. Celková plocha areálu činí 12 km2, z toho zastavěná plo­
cha (1 700 budov) zaujímá 4 km2. Část areálu leží v zátopovém území.
Předčištění odpadních vod v areálu závodu se provádí na dvou stani­
cích. Odpadní vody jsou dále ve své většině vedeny do biologické čistírny
odpadních vod a vypouštěny do drobného vodního toku Velká strouha,
nedaleko jeho ústí do Labe.
Z hydrogeologického hlediska je na lokalitě nejvýznamnější mělká
zvodeň v kvartérních sedimentech, kolektorem jsou zejména štěrkopísky
teras Labe, navětralé křídové jílovité horniny tvoří podložní izolátor. Směr
toku podzemní vody kvartérní zvodně je generelně k místní erozivní bázi
– k Velké strouze a k jihozápadu k Labi. Lokalitu odvodňuje především
Velká strouha s přítoky Pohránovským, Doubravickým a Brozanským
potokem, Meliorační strouha a samotná řeka Labe.
Ekologické zátěže areálu patří k nejproblematičtějším nejen v blízkosti
toku Labe, ale i v celé ČR. Náklady na průzkum a sanaci znečištění ze
starých ekologických zátěží byly vyčísleny v řádu miliard Kč, část nákladů
bude kryta ekologickou smlouvou s Ministerstvem financí.
Z hlediska starých ekologických zátěží se v lokalitě vyskytují zejména
staré skládky, silně kontaminované zeminy a podzemní vody. Kontaminaci
představuje široká škála látek jako jednoduché aromáty, chlorované
aromáty, PCB, amonné ionty, kovy a další (např. [3]). Staré skládky
nebezpečných odpadů tu nejsou většinou opatřeny žádnými těsnicími
prvky, čímž dochází k postupnému uvolňování kontaminace, k migraci do
podzemních vod a odtoku znečištění ve směru proudění do toku Labe.
Pro potřeby sledování kvality podzemních vod byl v areálu vybudován
systém vrtů. Systematický monitoring kvality těchto vod však prováděn
nebyl, proto jsme potřebnou část vstupních dat o kvalitě podzemních
vod získali rovněž v rámci Projektu Labe. Analyzovaná podzemní voda
ve skládkovém areálu Synthesie Pardubice byla ze stanovovaných látek
znečištěna zejména dichlorbenzeny, trichlorbenzeny a benzenem. Znečiš­
tění je plošně značně proměnlivé, nejvýraznější kontaminace je vázána
na oblast u starých skládek Laguna destilačních zbytků a Stoh II, kde se
v podzemních vodách vyskytují, kromě výše jmenovaných, ještě značné
koncentrace pesticidů, PCB, toluenu, anilinu atp.
Modelový hmotnostní tok kontaminantů do povrchových toků byl zpra­
cován pro Velkou strouhu, pravý břeh Labe a pro dolní úsek Brozanského
potoka (lokality zasažené kontaminací ze skládek v areálu Synthesie).
Ukazuje se ale, že celková zátěž říční sítě Labe je zásadně ovlivněna
i kontaminací drénovanou do přítoků Velké strouhy (zejména kanalizace,
Doubravického a Pohránovského potoka). Vzhledem k nepříznivému
poměru ředění nastává největší zhoršení kvality povrchové vody ve Vel­
ké strouze a v Brozanském potoce. U toku Labe jsou dopady drenáže
kontaminantů na kvalitu povrchové vody vzhledem k velikosti průtoků
relativně menší.
Z hlediska hmotnostního toku vybraných kontaminantů je nejvýraznější
celkové zatížení toku Labe sírany (přes 300 g/s), toluenem (přes 20 mg/s),
benzenem (přes 15 mg/s) a dichlorbenzenem (8,6 mg/s). Z hlediska
nátoku do jednotlivých recipientů naprosto dominuje nátok kontaminace
do Velké strouhy, řádově nižší je nátok kontaminace přímo do Labe.
Zájmová lokalita areálu Spolchemie, a. s., se rozkládá v Ústí nad
Labem, v těsné západní blízkosti centra města, na rozloze cca 52 hek­
tarů. Založení chemické výroby v areálu Spolku pro chemickou a hutní
výrobu, a. s., Ústí nad Labem (dále jen Spolchemie) se datuje rokem
1856. Při bombardování Ústí nad Labem na konci 2. světové války byla
zničena velká část závodu. V srpnu 2002 zasáhly část areálu důsledky
povodně, v listopadu roku 2002 došlo k požáru provozu umělých prys­
kyřic. Produkce Spolchemie je rozdělena do tří základních segmentů,
kterými jsou výroba anorganických chemikálií, syntetických pryskyřic
a organických barviv.
Odpadní vody jsou v areálu podniku předčišťovány na třech čistírnách,
předčištěné odpadní vody jsou od počátku roku 2003 odváděny z areálu
na čistírnu odpadních vod v Neštěmicích. Také část kontaminované
podzemní vody je systémem štol a drénů sváděna do kanalizace, tato
voda je pak společně s odpadními vodami podniku Spolchemie a města
Ústí nad Labem dočišťována na čistírně odpadních vod v Neštěmicích
a následně vypouštěna do Labe.
Z hlediska podzemních vod jsou sanační práce na lokalitě zaměřeny na
mělkou zvodeň. Propustnost horninového prostředí v areálu Spolchemie
je značně proměnlivá, generelně nejnižší v severní části areálu (terciérní
jíly), směrem k jihu generelně výrazně stoupá (písčité kvartérní sedimen­
ty). Směr proudění podzemní vody mělkého kolektoru je generelně k jihu
až jihovýchodu, drenážní bází mělkého kolektoru je tok Bíliny a popřípadě
i Klíšský potok, který protéká východní částí areálu. Z hydrologického
hlediska je území odvodňováno řekou Bílinou, která se asi 1 km východně
od areálu vlévá z levé strany do Labe.
Na základě analýzy rizik byly specifikovány cílové parametry obsahu
znečišťujících látek areálu Spolchemie [4]. Horninové prostředí je v areálu
Spolchemie kontaminováno zejména chlorovanými alifatickými uhlovodíky,
jednoduchými aromáty, polyaromatickými uhlovodíky, kovy, chlorovanými
organickými pesticidy, arzenem, sirouhlíkem, PCB atp. Kontaminace je
výsledkem činnosti na lokalitě v minulosti, jde o starou ekologickou zátěž
území. Z hlediska podzemních vod je nejzávažnější znečištění chlorovanými
alifatickými uhlovodíky a aromáty. V roce 2006 bylo zahájeno sanační
čerpání podzemních vod v jihovýchodní části areálu závodu.
Větší část kontaminovaných lokalit nesaturované zóny areálu již byla
sanována (znečištění pesticidy, ropnými uhlovodíky, rtutí atp.). Nejvýznam­
nější kontaminovanou lokalitou nesaturované zóny je oblast elektrolýzy
ve východní části závodu, která je znečištěna zejména rtutí.
Na základě dostupných informací o koncentracích při jižním okraji
areálu Spolchemie byl modelem transportu vyčíslen nátok kontaminan­
tů do nivy Bíliny přes jižní okraj areálu Spolchemie. Řádově vyšší jsou
hodnoty hmotnostního toku chloridů a síranů (531 mg/s, respektive
775 mg/s). Z organických sloučenin vykazuje největší přestup do nivy
dichlorethen a xylen (2,2 mg/s, respektive 9,3 mg/s). Podle modelu
zátěž Bíliny organickými kontaminanty z podzemní vody způsobuje zhor­
šení jakosti vody v toku (při Q355) maximálně o jednotky μg/l. Takovýto
nárůst koncentrací v toku, jakým je Bílina, lze jen stěží měřením prokázat.
Přítok anorganických látek (sírany a chloridy) způsobuje zhoršení kvality
toku v řádu desetin mg/l. Relativně vyšší zatížení bylo vzorkováním
prokázáno v případě spodní části Klíšského potoka, orientačně byl
nátok kontaminace vyčíslen u síranů na cca 800 mg/s, u chloridů na
80 mg/s, u dichlorethenu na 80 µg/s. Celkově lze modelový příčinek
do povrchových vod Labe z ekologické zátěže Spolchemie, ve srovnání
s modelovanými příčinky areálů Spolany a především Synthesie, charak­
terizovat jako méně významný.
Důležitou oblastí z hlediska ekologických zátěží v blízkosti toku Labe
je průmyslová oblast města Kolína. Ve městě a jeho okolí existuje řada
areálů s ekologickou zátěží (Koramo, Lučební závody, lihovar, prádelna,
Středočeská plynárenská, mlékárna, Frigera apod.). Do zájmových eko­
logických zátěží byla po konzultaci s ČIŽP zařazena i lokalita Lučebních
závodů Draslovka, a. s. (dále jen LZ Draslovka). Areál se rozkládá v jiho­
východní části intravilánu města Kolína. Závod byl založen v roce 1906.
Desítky let zde probíhala mj. výroba kyanidů a síranu amonného.
Lučební závody Draslovka provozují dvě vlastní čistírny odpadních vod.
Odpadní vody jsou vypouštěny vlastní kanalizací do řeky Labe. V lednu
18
2006 došlo v LZ Draslovka k vypuštění nedostatečně zneškodněných
koncentrovaných kyanidových vod. Signalizace naplnění odpadní jímky
v mrazu nefungovala, roztok přetekl do kanalizace a odtud do Labe. Tato
skutečnost způsobila hromadný úhyn ryb v Labi na úseku cca 80 km.
Na lokalitě je z hydrogeologického hlediska nejvýznamnější mělká
zvodeň v kvartérních sedimentech, kolektorem jsou zejména štěrkopísky
teras Labe. Vyskytuje se zde i hlubší zvodeň v pískovcích cenomanu při
bázi křídového souvrství. Vzhledem k místně chybějící izolátorové vrstvě
slínovců a jílovců bělohorského souvrství dochází k lokálnímu propojení
obou hlavních zvodní lokality. Tok podzemní vody kvartérní zvodně smě­
řuje generelně k místní erozivní bázi – k Labi. Lokálně ovlivňuje odtok
podzemních vod sanační čerpání a další antropogenní zásahy.
Lokalitu přirozeně odvodňuje řeka Labe a potok Polepka, který se
východně od areálu vlévá do Labe. Od toku Labe je areál oddělen těle­
sem seřaďovacího železničního nádraží a pruhem inundačního území.
Vzdálenost k toku Labe je cca 300 m.
Vybombardování celého závodu koncem 2. světové války a následná
„socialistická“ výroba měly za následek masivní kontaminaci podzem­
ních vod pod areálem podniku. Z tohoto důvodu byla v 80. letech zřízena
hydraulická clona, která měla zabránit dalšímu šíření kontaminace. Silně
kontaminovány byly i zeminy areálu. V roce 1994 byly zahájeny sanační
práce na odstranění staré ekologické zátěže. V rámci sanace bylo odtěženo
více než 75 tisíc tun kontaminované zeminy a intenzifikován provoz hyd­
raulické clony, která čerpá kontaminované podzemní vody.
Stav lokality a rizika ekologické zátěže popisuje např. [5]. Podzemní
voda areálu je kontaminována kyanidy, chlorovanými alifatickými uhlovo­
díky, amonnými ionty, sírany atp. Dalšími kontaminanty ekologické zátěže
jsou mj. polyaromatické uhlovodíky, anilin a ftaláty. Rozhodnutím ČIŽP
je stanovena maximální koncentrace kontaminace podzemních vod na
referenční linii vrtů mezi LZ Draslovka a tokem Labe. Referenční linie vrtů
zaznamenává šíření kontaminace z areálu k toku Labe podzemní vodou.
V severní části areálu Draslovky se nachází centrum silné kontaminace
podzemních vod. Podzemní vody jsou sanačně čerpány, výraznějšímu
šíření kontaminace brání hydraulická bariéra při hranici závodu. Hydrau­
lická bariéra však není plně funkční, část kontaminace je transportována
podzemní vodou k severoseverovýchodu, zde také byly vzorkováním
v rámci Projektu Labe zachyceny nejvyšší koncentrace kontaminantů
v podzemní vodě na referenční linii vrtů. Zhotovený matematický model
proudění podzemních vod dokládá, že za současných podmínek odběru
z jímacího území Tři Dvory dochází k podtékání toku Labe podzemní
vodou a k ředění a nátoku kontaminantů do jímacího území. Ředění je
však natolik významné, že za nynějších podmínek přítok kontaminace
z areálu LZ Draslovka kvalitu jímané vody neohrožuje. Tok Labe tak při
současném provozu jímacího území není dotován kontaminanty z ekolo­
gické zátěže LZ Draslovka.
Srovnání dopadu čtyř vybraných významných
ekologických zátěží na tok Labe
Ze srovnání dopadu čtyř vybraných závažných ekologických zátěží na
tok Labe vyšel jako nejvýznamnější příčinek areálu Synthesie u Pardubic,
jako druhý areál Spolany Neratovice. Části těchto areálů navíc leží v těs­
né blízkosti Labe, a proto jsou pravděpodobné i další cesty transportu,
než je vyčíslený hmotnostní tok kontaminantů podzemní vodou. Ekolo­
gická zátěž areálu Spolchemie Ústí nad Labem je pro tok Labe riziková
relativně méně. Ekologická zátěž LZ Draslovka v současnosti tok Labe
kontaminanty nedotuje.
Výsledky vyhodnocené relativní rizikovosti zájmových ekologických
zátěží pro tok Labe se generelně shodují s výsledky prioritizace ekolo­
gických zátěží MŽP [6], kde rizikovost ekologické zátěže Synthesie byla
ohodnocena bodovou hodnotou 9,75 z maximálně deseti možných bodů,
ekologická zátěž Spolany hodnotou 6,2 bodu, zatímco ekologická zátěž
Spolchemie „jen“ 2,65 a LZ Draslovka 2,05 bodu.
Postup sanačních prací místně nemusí odpovídat zjištěné rizikovosti
zátěže. Zatímco v areálech Spolchemie a Draslovky proběhly a probí­
hají intenzivní sanační práce a v areálu Spolany se uskutečnila sanace
dvou významných částí ekologické zátěže, skládkový areál Synthesie na
adekvátní sanaci většiny znečištěných starých skládek a podzemních
vod stále čeká.
Závěry
• Průzkumu byly podrobeny čtyři závažné ekologické zátěže v blízkosti
Labe, a to lokality Synthesia u Pardubic, Spolana Neratovice, Spol­
chemie Ústí nad Labem a Lučební závody Draslovka v Kolíně. Areály
jsou kontaminovány širší škálou látek z ekologických zátěží.
• Zhotovené modely proudění podzemních vod umožnily mj. kvantifikovat
přísun jednotlivých kontaminantů podzemní vodou do povrchové vody
Labe.
• Areál Synthesie u Pardubic má ze čtyř zkoumaných areálů nejvyšší
prokazatelný vliv na tok Labe, šíří se z něj mj. chlorované benzeny
a PCB.
• Existuje vysoká pravděpodobnost šíření pesticidů z ekologické zátěže
areálu Spolany do toku Labe, tento areál ale není významným zdrojem
kontaminace PCB.
• Ekologická zátěž podzemních vod areálu Spolchemie nemá na kvalitu
povrchových vod výrazný přímý vliv.
• Kontaminované podzemní vody z areálu LZ Draslovka Kolín nedotují
kontaminanty tok Labe, ale blízké jímací území, vlivem sanačního
čerpání a ředění však tento vliv není v současnosti významný.
• Vyzdvihnout je třeba značné úsilí státních institucí vedoucí k sanaci
ekologických zátěží. Postup prováděných sanačních prací však často
neodpovídá prioritě rizikovosti kontaminovaného místa ani dopadu
dané ekologické zátěže na povrchové toky.
Poděkování
Výzkum byl realizován za finanční podpory SP/2e7/229/07. Významná
část podkladů byla poskytnuta se souhlasem jednotlivých podniků,
poděkování patří i pracovníkům těchto společností, bez nichž by výzkum
nemohl být proveden.
Literatura
[1] Fröhlichová, I., Šťastný, J. aj. (2003) Aktualizace analýzy rizik ekologické zátěže
areálu a okolí společnosti SPOLANA, a. s., Neratovice – CZ BIJO, a. s., 476 s.
[2] Žitný, L. a Vokšický, P. (2004) Spolana, a. s., Neratovice – Závěrečná zpráva
– Režimní měření 2003. EKOHYDROGEO Žitný, s. r. o., Praha, 179 s.
[3] Kolb, I. (1999) Pardubice-Semtín – SYNTHESIA, a. s. Aktualizace analýzy ekologic­
kých rizik. VÚOS, a. s., Pardubice-Rybitví, 136 s.
[4] Sedláček, M. (1999) Aktualizace analýzy rizik v areálu a. s. Spolchemie v Ústí nad
Labem. KAP, s. r. o. Praha, 91 s.
[5] Černá, M. a Hocke, J. (2005) LZ Draslovka, a. s., Kolín. Aktualizace analýzy rizika.
G-servis Praha, s. r. o., archiv ČGS-Geofond pod P113619, 48 s.
[6] Regionální seznamy priorit pro odstraňování starých ekologických zátěží. Ministerstvo
životního prostředí, říjen 2002, 28 s.
Mgr. Pavel Eckhardt
VÚV T.G.M., v.v.i.
e-mail: [email protected]
Příspěvek prošel lektorským řízením.
Key words
sampling, groundwater, pollution, contaminated site
Contaminated sites influence on the Elbe (Labe) River
(Eckhardt, P.)
Text summarizes the results of influence of soils and groundwater
contamination of four large chemical plants on the Elbe (Labe)
River.
Publikace VÚV T.G.M., v.v.i.
Hydraulický výzkum vodního díla Děčín
Gabriel, P., Libý, J., Fošumpaur, P.
Praha, VÚV T.G.M., v.v.i., 2008, 76 stran, 72 obrázků, 58 lit. odkazů,
ISBN 978-80-85900-85-9.
Koncem roku 2008 vyšlo ve Výzkumném ústavu vodohospodářském
T. G. Masaryka, v.v.i., druhé upravené a doplněné vydání celobarevné
publikace Hydraulický výzkum vodního díla Děčín autorů prof. Ing. Pavla
Gabriela, DrSc., a Ing. Josefa Libého, CSc., z VÚV T.G.M., v.v.i., a Ing.
Dr. Pavla Fošumpaura z ČVUT v Praze. Publikaci lektorovali prof. Ing.
Dr. Pavel Novák, DrSc., emeritní profesor University of Newcastle upon
Tyne z Velké Británie, a prof. Ing. Pavel Dvořák, DrSc., emeritní profesor
Českého vysokého učení technického v Praze.
Publikace obsahuje výsledky hydraulického výzkumu projektovaného
plavebního stupně Děčín na dolním Labi, realizovaného v letech 2002
až 2007 kolektivy pracovníků Výzkumného ústavu vodohospodářského
T. G. Masaryka, v.v.i., a katedry hydrotechniky Fakulty stavební Českého
vysokého učení technického v Praze. Výzkum byl realizován na velkém
hydraulickém modelu plavebního stupně Děčín (dosud umístěném ve
velké hale hydraulických laboratoří ústavu) a na rozsáhlém hydraulic­
kém modelu říční tratě Labe v úseku Děčín–Hřensko (který našel trvalé
umístění v areálu ústavu v Praze-Podbabě), se současným využitím 1D,
2D a 3D matematických modelů.
Rozsáhlá recenze prvního vydání této publikace byla zveřejněna ve
VTEI (Vodohospodářské technicko-ekonomické informace), ročník 50,
2008, ISSN 0322-8916, příloze časopisu Vodní hospodářství č. 4/2008
(recenzent: Ing. Ludvík Doležal, CSc.). Publikaci se již dostalo mnoha
uznání. Jako příklad uvádíme to, které přejímáme z lektorského posudku
19
Praha, VÚV T.G.M., v.v.i., 2008, ISBN 978-80-85900-87-3.
V české části projektu byl výzkum zaměřen na modelování účinku
star ých zátěží v sedimentech Labe re-suspendovaných povodňovou
epizodou na údolní nivy a jejich podzemní vody.
Během výzkumu byly identifikovány lokality v Labi, obsahující sedimenty
znečištěné starými zátěžemi. Byl proveden chemický a fyzikální průzkum
těchto lokalit (např. metodou radarového průzkumu dna nádrží, speciálně
vyvinutou sondou pro určení charakteristik nezpevněných sedimentů aj.).
Pro popis transportu a sedimentace re-suspendovaných sedimentů byl
použit simulační model FAST 2D rozšířený o člen vyjadřující sedimentaci.
Účinek sedimentů usazených v údolní nivě během povodňové epizody
na podloží a podzemní vodu byl řešen simulačním modelem MODFLOW.
Jako charakteristika znečištění byl použit zinek. Výpočet změny jeho
koncentrace v čase byl proveden pro skutečné fyzikální charakteristiky
sedimentů a podloží s výsledkem, který udává minimální změny kvality
vody v průběhu několika desítek let.
Tyto úkoly řešil Výzkumný ústav vodohospodářský T. G. Masaryka, v.v.i.,
ve spolupráci s Aquatestem, a. s., a Stavební fakultou ČVUT.
Publikace, která vychází v angličtině, shrnuje metody a výsledky
dosažené při řešení mezinárodního projektu AquaTerra, podporovaného
Evropskou unií.
Publikace lze objednat ve VÚV T.G.M., v.v.i., u pí Kückové (tel.
220 197 260, e-mail: [email protected])
Redakce
In memoriam
doc. RNDr. Václav Zajíček, CSc.
Zajíček, V. (1970) Umělá akumulace podzemních
vod, VÚV.
Zajíček, V. (1973) Vodní dílo Lipnička – funkce na
Sázavě v souvislosti s problematikou Želivky, VÚV.
Zajíček, V. (1974) Optimalizace hospodářského
rozvoje území a tvorby životního prostředí v mode­
lovém povodí, VÚV.
Zajíček, V., Smola, M., Sever ýn, J., Štusová,
Z. (1975) Ochrana podzemních vod, jejich využití
a rozmnožování: Zhodnocení přírodních podmínek
pro umělé doplňování vodárensky využitelných pod­
zemních vod v ČSR, VÚV.
Váša, J., Kněžek, M., Olmer, M., Zajíček, V.,
Severýn, J., Plachý, V., Jandová, J. (1979) Vodní
bilance, tvorba a ovlivňování odtoku: Složky bilance podzemních vod
v přirozeném oběhu jako podklad pro využití a ochranu, VÚV.
Zajíček, V. a kol. (1981–1984) Optimalizace vodního režimu v rámci
krajinných systémů, VÚV.
Zajíček, V. a kol. (1986–1988) Racionální regulace vodního režimu
vybraných pramenných oblastí: Oblasti se zvláštním ochranným režimem
Želivka a související území, VÚV.
Nesměrák, I., Novák, J., Jedlička, B., Zajíček, V., Mokroš, J., Hoffma­
nová, Z. (1989) Ochrana vod před znečištěním: Způsob ochrany vodních
zdrojů v jednotlivých geologických útvarech a optimalizace PHO, VÚV.
Zajíček, V. (1988) Úloha vodohospodářského činitele v urbanizačním
vývoji: Racionalizace rozvoje sídel a péče o životní prostředí. Praha: VÚV.
Zajíček, V., Zahradníček, J. (1988) Regionálni faktor při vzniku povodní
a extrémních malých vod. Zábrana škod., roč. 36, č. 2.
Zajíček, V. (1990) Základní typy českých toků z hlediska vazeb povr­
chových a podzemních vod. III. československé hydrologické dny. České
Budějovice, DT ČSVTS.
profesora Pavla Nováka: „Hlavní účel navrženého textu je informovat
čtenáře v jedné publikaci o metodice a zaměření výzkumu, jeho postupu
a o úpravách projektu založených na výsledcích výzkumu. Tento účel
navržená publikace dokonale splňuje. Navržená publikace má však další
důležitý přínos. Hydrotechnický výzkum vodních děl je v současné době
zaměřen na hybridní studie kombinující fyzikální modely s matematickým
přístupem. Toho času neexistuje mnoho publikací, které jasně demonstrují
výhody tohoto přístupu. Jelikož výzkum vodního díla Děčín je dobrým příkla­
dem hybridního modelování, navíc doplněného výzkumem na vzduchových
modelech, publikace je důležitá pro informaci odborné veřejnosti a význač­
ně reprezentuje pokročilé pracovní metody VÚV T.G.M., v.v.i.“
Effect of Polluted Sediments Settled in Flood Plains on Environment and Ground Water
Rudiš, M., Nol, O., Valenta, P.
S pocitem smutku jsme přijali zprávu o úmrtí doc.
RNDr. Václava Zajíčka, CSc., který zemřel 20. ledna
2009 v Praze.
Narodil se 27. října 1924 v Kutné Hoře. Dětství,
mládí i významnou část podzimu svého života prožil
ve Světlé nad Sázavou. Po ukončení gymnázia v Hav­
líčkově Brodě studoval v Praze Přírodovědeckou
fakultu UK, obor geografie a geologie, a současně
na konzer vatoři hru na varhany. Dále studoval
hydrografii a doktorát pak získal na Masarykově
univerzitě v Brně.
Do Výzkumného ústavu vodohospodářského nastoupil po studiích
v roce 1951, nejdříve na pracoviště v Bratislavě a od roku 1954 pra­
coval v odboru hydrologie v Praze. V jeho pracích se uplatňovala snaha
o postižení širších souvislostí plánovaných a navrhovaných zásahů
do režimu podzemních vod nejen v Podunají (zakládal pozorovací síť
podzemních vod na Žitném ostrově), ale i při regionálních průzkumech
v kvartérních a v pozdější době i křídových oblastech. Vždy se snažil brát
v úvahu i krajinotvorné působení vodohospodářské výstavby a byl jedním
z prvních vodohospodářů, který usiloval o respektování zásad ochrany
přírodního a životního prostředí.
Václav Zajíček se věnoval i pedagogické činnosti. Přednášel na Příro­
dovědecké fakultě UK. Po roce 1989 byl jmenován docentem a stal se
poradcem ministra životního prostředí. Zapojoval se i do mezinárodních
vědeckých výzkumů.
Po odchodu do důchodu v roce 1992 trávil většinu času ve Světlé nad
Sázavou. Jako odkaz se snažil zachránit strojní dílnu znárodněnou jeho
otci, pracoval v městském zastupitelstvu, v komisi pro rozvoj města, spo­
luzakládal Vlastivědný kroužek Světelsko. Problematiku rozvoje města,
jehož byl od roku 1999 čestným občanem, pomáhal svými návrhy řešit
prakticky až do konce života.
Soupis jeho odborných prací zahrnuje několik desítek položek. Z nich
uvádíme alespoň výběr:
K výsledkům jeho práce se budeme jistě často vracet a připomeneme
si jej tak nejen jako vynikajícího odborníka, ale také jako charakterního
a vzácného člověka.
Zajíček, V., Hálek, V., Čistín, J., Gyalokay, M. (1960) Vztahy povrchových
a podzemních poříčních vod. Bratislava, Vydavateľstvo SAV.
Ing. Anna Hrabánková
20